近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點實驗室研究員李國輝團隊與美國哥倫比亞大學(xué)教授楊建和阿希姆·弗蘭克(Joachim Frank)團隊合作，在解釋真核環(huán)核苷酸門控離子通道(Cyclic nucleotide-gated channel）門控分子機理研究中取得新進(jìn)展。
　　CNG離子通道主要分布在高等脊椎動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，與視覺神經(jīng)傳感和嗅覺神經(jīng)傳感密切相關(guān)。在視細(xì)胞中，感光色素的光激活會降低細(xì)胞內(nèi)cGMP配體的濃度，從而導(dǎo)致CNG通道關(guān)閉，使細(xì)胞膜產(chǎn)生超極化。在嗅覺神經(jīng)元中，嗅覺受體被氣味分子激活，致使細(xì)胞內(nèi)cAMP配體濃度增加，導(dǎo)致CNG離子通道開放，使細(xì)胞膜去極化。CNG離子通道基因中某些致病突變是導(dǎo)致失明和色盲的直接原因。因而，對CNG離子通道門控機理的研究對理解相關(guān)的致病機理和生物學(xué)過程有重要意義。
　　以往研究觀點認(rèn)為CNG離子通道的關(guān)鍵門控氨基酸是位于該蛋白胞外區(qū)域的E379，李國輝團隊前期通過理論模擬發(fā)現(xiàn)，CNG離子通道真正發(fā)揮門控作用的關(guān)鍵氨基酸是位于CNG離子通道S6螺旋上的F403和V407。為了進(jìn)一步證實理論研究的新發(fā)現(xiàn)，楊建和阿希姆·弗蘭克團隊通過單顆粒冷凍電子顯微鏡(cryo-EM)技術(shù)分別解析了CNG通道開放狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)和F403/V407雙突變下的高分辨三維結(jié)構(gòu)，并通過電生理實驗證實了F403和V407雙疏水閥在調(diào)控CNG通道離子傳輸?shù)暮诵淖饔谩Ｔ摴ぷ鞯耐瓿墒寡芯咳藛T對CNG離子通道門控機理的分子基礎(chǔ)有了新的認(rèn)知。
　　研究成果發(fā)表在《自然-結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》（Nature Structural & Molecular Biology）雜志上。該研究得到國家自然科學(xué)基金項目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項B類“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”等支持。
　　圖：a) CNG離子通道冷凍電鏡密度;(b) CNG單體結(jié)構(gòu)比對;(c)CNG離子通道半徑