鈣離子調控的鉀離子通道MthK的協(xié)同性門控機制的研究.pdf

1、離子通道的協(xié)同性門控機制使其能夠靈敏的感受刺激信號和配體的細微變化，并進而調節(jié)自身的開放與關閉。盡管離子通道的協(xié)同性門控現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究已有超過三十年的時間，但是其背后，生物大分子得以發(fā)揮重要作用的深層機制卻一直無法清楚的解釋。
　　配體的結合可以引起配體門控的鉀離子通道的迅速開放。MthK通道是一種來自甲烷嗜熱菌的鈣離子激活的鉀離子通道，它能通過胞內的門控環(huán)結合鈣離子，并進而轉變?yōu)殚_放狀態(tài)。通過整合已知的MthK門控環(huán)的大量結構

2、并進行分析，以及結合熱力學和電生理的相關實驗，我們解釋了鈣離子在八聚體門控環(huán)的其中一個鈣離子結合位點的結合，是怎樣導致鈣離子在其它位點的結合更加容易發(fā)生。這些結構和功能的聯(lián)合研究，使我們可以得出一個關于鈣離子通過協(xié)同效應來調控MthK通道活性的結論，即鈣離子的結合位點在兩種不同的狀態(tài)之間相互轉變，并且不同的狀態(tài)對鈣離子的親和力完全不同。鈣離子在八聚體門控環(huán)上其中一個鈣離子結合位點的最初始的結合，會增加其它沒有結合鈣離子的位點對鈣離子的親

3、和力，并因而導致后續(xù)的鈣離子結合更加容易進行。我們證明，門控環(huán)不同區(qū)域的構象轉換和動態(tài)變化能夠彼此協(xié)調進行，并在此基礎之上提出了一個MthK通道門控環(huán)的協(xié)同性調控模型，即鈣離子的初始結合引發(fā)了門控環(huán)發(fā)生一系列的結構變化，最終導致門控環(huán)上其它沒有結合鈣離子的位點對鈣離子的親和力發(fā)生顯著增加。因此，門控環(huán)通過自身的構象改變，將鈣離子結合的能量最終轉變成使離子通道開放的機械力。
　　我們提出了MthK通道的第一個原子水平上的協(xié)同性結構變