鈣離子的pH控制離子通道開(kāi)放

離子通道是細(xì)胞膜或細(xì)胞器膜中的孔。它們?cè)试S帶正電或帶負(fù)電的粒子(所謂的離子)穿過(guò)膜傳輸。美因茨約翰內(nèi)斯古騰堡大學(xué)(JGU)的生物化學(xué)家現(xiàn)已成功地以高分辨率對(duì)人類TRPML2鈣離子通道的重要調(diào)節(jié)區(qū)域進(jìn)行成像，該區(qū)域的通道形狀像膜一側(cè)的大環(huán)。這個(gè)戒指就像一個(gè)門(mén)衛(wèi)，決定離子是否可以穿過(guò)通道。“我們的研究揭示了人類TRPML2通道中環(huán)的結(jié)構(gòu)，也稱為外皮/內(nèi)腔結(jié)構(gòu)域(ELD)，并且正是這個(gè)結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)通道與鈣的相互作用，” JGU藥學(xué)和生物化學(xué) - 治療生命科學(xué)研究所的Ute Hellmich教授說(shuō)。根據(jù)pH值，鈣離子可以打開(kāi)或阻塞通道，從而控制它們跨細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)。

Hellmich的研究小組研究了離子通道環(huán)的哪些結(jié)構(gòu)特性是鈣離子通過(guò)的原因。“鈣是一種重要的細(xì)胞信使，在許多疾病中也起著重要作用，”Hellmich解釋道。該元素在體內(nèi)完成許多任務(wù)，包括調(diào)節(jié)酶和幫助膜融合。

TRPML2是瞬時(shí)受體電位mucolipin 2的縮寫(xiě)，是參與人類感覺(jué)知覺(jué)的TRP通道的mucolipin亞家族的離子通道。TRPML2在感染的免疫應(yīng)答中起作用，并增加寨卡病毒和登革熱病毒的感染性。此外，TRPML 離子通道中的突變可導(dǎo)致人類的失明，耳聾和神經(jīng)損傷。

pH值對(duì)離子通道活性至關(guān)重要

正如Hellmich所說(shuō)，離子通道不是簡(jiǎn)單的孔。他們可以積極地打開(kāi)和關(guān)閉。反過(guò)來(lái)，這會(huì)激活和控制細(xì)胞通路。“我們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鈣與通道頂部的TRPML2 extracytosolic / lumenal結(jié)構(gòu)域的結(jié)合取決于pH，”Kerstin Viet說(shuō)，他是科學(xué)期刊Structure的第一作者。這項(xiàng)研究是她碩士論文的一部分，并因此獲得了阿道夫托德基金獎(jiǎng)。

在細(xì)胞外部發(fā)現(xiàn)約7的較高pH值時(shí)，鈣離子可以與環(huán)結(jié)合并因此阻斷它。相反，鈣離子不再能夠在某些細(xì)胞內(nèi)區(qū)室典型的較低pH下阻斷開(kāi)口。“這個(gè)環(huán)就像離子通道其余部分的看門(mén)人一樣，”Viet說(shuō)。

因此，這調(diào)節(jié)了通道的活性：重要的是離子通道僅在細(xì)胞內(nèi)被激活，其中pH通常較低; 實(shí)際上，只有當(dāng)特定的細(xì)胞機(jī)制發(fā)出需要鈣的信號(hào)時(shí)才打開(kāi)通道。細(xì)胞表面的自發(fā)激活很可能導(dǎo)致細(xì)胞損傷。“調(diào)節(jié)機(jī)制很聰明。例如，它也與細(xì)胞如何對(duì)病毒感染作出反應(yīng)有關(guān)，”Hellmich說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)，離子通道何時(shí)以及如何打開(kāi)或關(guān)閉的整個(gè)過(guò)程尚未完全理解。人粘膜質(zhì)亞家族的另外兩個(gè)離子通道TRPML1和TRPML3也具有類似的門(mén)衛(wèi)環(huán)。因此，該研究的結(jié)果使得第一次比較所有三種亞型成為可能。