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PNAS:华裔夫妻解析离子通道研究

来源:生物通 2006-10-08 08:53

        来自加州大学旧金山分校的詹裕农(Yuh-Nung Jan)叶公杼(Lily Yeh Jan)夫妻是一对有名的华裔科学家伉俪,他们的主要研究方向是钾离子通道和神经发育等方面,在本期(9月18日)美国国家科学院院刊PNAS杂志上他们发表了钾离子通道相关研究的两篇成果。 

  Published  online  before  print  September  18,  2006

  Proc.  Natl.  Acad.  Sci.  USA,  10.1073/pnas.0606662103

  K+  channel  selectivity  depends  on  kinetic  as  well  as  thermodynamic  factors   


  Published  online  before  print  September  18,  2006

  Proc.  Natl.  Acad.  Sci.  USA,  10.1073/pnas.0606660103

  Electrostatic  interactions  in  the  channel  cavity  as  an  important  determinant  of  potassium  channel  selectivity  

        离子通道是胞膜上一些微小的蛋白质孔道,它能让特定的离子如钙离子和钾离子通过,并因此控制这些离子进出细胞。这种通道非常重要:它们是电位门离子通道(voltage-gated  ion  channel)家族的成员,对大脑和心脏中产出电脉冲至关重要。钾离子通道就是其中的“知名人士”。

        在第一篇文章中,研究人员发现钾离子通道的选择性不仅依赖于动力学因子,也依赖于热力学因子。他们通过研究突变型Kir3.2(GIRK2)通道的选择性发现绑定腔(选择性过滤后的结合位点)中酸性残基的介入会导致Kir3.2选择性的增加。而且研究人员在相似模型中利用静电计算测量了这些突变在腔中的稳定程度,并由此构建了一个离子透过性多离子模型(multiion  model),用以计算这一通道K+/Na+渗透性。

        第二篇文章则是有关钾离子通道选择性的一个重要因素:通道腔(channel  cavity)中静电相互作用。在钾离子通道研究中,虽然对于选择性过滤器(selectivity  filter)研究的比较多,但是通道是一个由多离子横穿selectivity  filter,water-filled  central  cavity等处的结构,因此研究人员通过对Kir3.2(GIRK2,一种G蛋白激活内校正钾离子通道)的研究,结果发现在selectivity  filter下的腔中pore-facing位置可以恢复K+选择性,和内校正性质。这些结果说明了在渗透离子和通道腔之间的相互作用可以通过静电效应影响离子的选择性和通道障碍。


附:夫妇相随--记华裔美国科学院院士伉俪

        有这样一对夫妻,他们来自同一所大学,毕业后同时被美国加州理工学院录取,就读期间同时从物理系转到了生物系,并且在从助理教授,到副教授,再到教授的过程当中,他们也是巧合地同一年晋升,1984年,他们又一次同时被霍德华休斯医学院(HHMI)聘为研究员。他们就是来自旧金山加州大学的詹裕农(Yuh-Nung Jan)叶公杼(Lily Yeh Jan)夫妻。这一个又一个巧合好似浑然天成,但是1996他们同时当选为美国科学院院士却是来自妻子的坚持――1995年妻子叶公杼被评为美国科学院院士,但是因为丈夫未获提名而婉言拒绝了这一殊荣,直到次年詹裕农也获提名,这样又促成了他们“巧合”的同时成为美国科学院院士。

        詹裕农叶公杼俩夫妇主要的研究方向是钾离子通道和果蝇神经发育,1986年他们在世界上首次克隆出了一种钾离子通道Shaker基因,这一工作与2003年的诺贝尔化学奖主题吻合,许多科学家表示获奖名单中没有他们的名字真是种遗憾。虽然未获得诺贝尔奖,但是詹裕农和叶公杼的工作得到了许多人的肯定,并且从他们实验室中也走出了多位华人科学家,其中包括获得Science杂志“青年科学家奖”的时松海,哥伦比亚大学杨建,麻省理工学院的沈华智和中国科学院上海交叉学科研究中心主任饶毅等等。

        在各大顶级期刊,比如Cell,Science,Nature,Neuron等杂志上,詹裕农和叶公杼发表了许多文章,今年就有8篇。10月7日新一期Cell杂志题为“Common  Molecular  Pathways  Mediate  Long-Term  Potentiation  of  Synaptic  Excitation  and  Slow  Synaptic  Inhibition”的文章是他们的研究新成果。这篇文章从神经突触入手,研究发现CA1锥形神经元信号通路也可以引起慢抑制性突触后电位(slow  inhibitory  postsynaptic  current  ,sIPSC)的长时程增益作用(long-term  potentiation,LTP)。

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