首次將對血壓控制至關(guān)重要的膜通道可視化
科學(xué)家們報告說,他們已經(jīng)看到了對控制血壓至關(guān)重要的膜通道的三維結(jié)構(gòu)。他們的發(fā)現(xiàn)(“人類上皮鈉通道結(jié)構(gòu)的低溫電子顯微鏡”),發(fā)表在eLife,代表人類第一次上皮鈉通道已被證明如此精確,因為它在1993年首次通過表達(dá)克隆分離和描述,說伊莎Baconguis資深作者,博士,俄勒岡州健康與科學(xué)大學(xué)助理教授(也是OHSU) Vollum研究所。
該研究的第一作者西格里德·諾倫(Sigrid Noreng)是巴肯吉斯博士實驗室的一名研究生。“這肯定會推動這一領(lǐng)域向前發(fā)展,”巴肯吉斯博士表示贊同。
上皮細(xì)胞鈉通道(ENaC)是ENaC/DEG超家族的成員,調(diào)節(jié)鈉離子和水的穩(wěn)態(tài)。ENaCs組裝成異質(zhì)三聚體通道,其中包含對通道門控至關(guān)重要的蛋白酶敏感區(qū)域。在此,我們展示了單粒子低溫電子顯微鏡下未裂解狀態(tài)下人類ENaC的結(jié)構(gòu)。離子通道由一個大的細(xì)胞外區(qū)域和一個狹窄的跨膜區(qū)域組成。
“結(jié)構(gòu)顯示,即組裝比化學(xué)計量的α:β:γ亞基以逆時針的方式排列。每個子單元的形狀讓人聯(lián)想到一只手,“手指”和“拇指”是鍵控域。夾在這些結(jié)構(gòu)域之間的是難以捉摸的蛋白酶敏感抑制結(jié)構(gòu)域,它可以調(diào)節(jié)“手指”和“拇指”的構(gòu)象變化;因此,該結(jié)構(gòu)為ENaC的抑制結(jié)構(gòu)提供了第一個觀點。
這個通道使鈉離子能夠被全身組織吸收,包括腎臟。因此,通過調(diào)節(jié)鈉平衡、血容量和血壓,它是人類健康的一個重要方面。“如果沒有它,我們不可能離開海洋,”quipps的合著者Richard Posert說,他是Baconguis博士實驗室的研究生。
ENaC功能障礙可導(dǎo)致嚴(yán)重的高血壓,如利德爾綜合征或新生兒鹽消耗障礙。研究人員說,這一發(fā)現(xiàn)回答了有關(guān)該通道具體結(jié)構(gòu)的基本生物物理學(xué)問題,最終可能導(dǎo)致藥物的開發(fā),以改善對嚴(yán)重高血壓、心力衰竭和腎病綜合征等疾病的治療。
“這是一種與許多疾病有關(guān)的蛋白質(zhì)的首次視覺表征,”巴肯吉斯博士說。“一旦你擾亂這種膜蛋白,下游的一切也會受到破壞。”
諾倫指出,這一發(fā)現(xiàn)可能對開發(fā)控制高血壓的靶向藥物特別有幫助。目前還沒有專門針對這種蛋白質(zhì)的藥物。發(fā)現(xiàn)這個通道的結(jié)構(gòu)對于開發(fā)新的更好的降壓藥將是非常重要的。
研究人員是通過使用大OHSU羅伯遜生命科學(xué)大樓內(nèi)的低溫電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的。低溫電子顯微鏡技術(shù)是新指定的國家中心的一部分,該中心旨在擴(kuò)大結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用范圍。這項技術(shù)使科學(xué)家能夠在原子尺度上觀察生物分子,并觀察它們的自然狀態(tài)。
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