北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院等處的研究人員發(fā)表了題為“Structure of a Pancreatic ATP-Sensitive Potassium Channel”的文章，報(bào)道了一個(gè)哺乳動(dòng)物胰腺ATP敏感性鉀通道的單粒子冷凍電子顯微結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)到了5.6 Å，為理解這一通道在多個(gè)生理進(jìn)程中的作用提供了新的觀點(diǎn)。

這一研究成果公布在1月12日的Cell雜志上，文章的通訊作者是北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所陳雷（Lei Chen）研究員，以及清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院高寧（Ning Gao）研究員。這兩位學(xué)者的主要研究方向分別為采用X射線晶體衍射和冷凍電鏡等結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段，研究物質(zhì)跨磷脂雙分子層的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，以及原核和真核核糖體體內(nèi)組裝的機(jī)制和調(diào)控以及蛋白翻譯的調(diào)控機(jī)制研究。

ATP敏感性鉀通道( ATP-Sensitive Potassium Channel，KATP通道)是受細(xì)胞內(nèi)ATP濃度調(diào)控的一種內(nèi)向整流鉀通道，于1983年由Noma首先在心肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，這種通道的活性隨胞內(nèi)ATP濃度的升高而受到顯著抑制，能使細(xì)胞內(nèi)ATP水平與膜興奮性耦合。這些通道在許多基本生理過(guò)程中起關(guān)鍵作用，參與了一系列代謝性疾病。

為了深入了解KATP通道的作用機(jī)制，在最新這項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)單粒子冷凍電子顯微鏡，獲得了與非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑glibenclamide構(gòu)成復(fù)合物的一個(gè)異八聚體胰腺KATP通道的結(jié)構(gòu)，其分辨率達(dá)到了5.6 Å。格列本脲（glibenclamide）是一種降血糖藥物，主要通過(guò)增加門(mén)靜脈胰島素水平或?qū)Ω闻K直接作用，抑制肝糖原分解和糖原異生作用。

從這一結(jié)構(gòu)中，研究人員發(fā)現(xiàn)了四個(gè)SUR1調(diào)節(jié)亞基定位在其周?chē)?，并且通過(guò)SUR1的TMD0-L0片段，結(jié)合在中心Kir6.2通道四聚體上。glibenclamide綁定的SUR1利用TMD0-L0片段穩(wěn)定處于閉合構(gòu)象的Kir6.2通道。此外在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中，磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2）能將glibenclamide結(jié)合SUR1的Kir6.2通道解偶聯(lián)。

這些結(jié)構(gòu)研究指出了KATP通道的一條重要調(diào)控分子機(jī)制，即通過(guò)降血糖藥物glibenclamide，細(xì)胞內(nèi)腺苷核苷酸濃度以及PIP2脂質(zhì)共同完成的調(diào)控分子機(jī)制。

陳雷研究員早年從事AMPK調(diào)控分子機(jī)制的研究，博士后期間從事AMPA受體激活機(jī)制的研究。目前實(shí)驗(yàn)室致力于研究蛋白質(zhì)，特別是細(xì)胞膜整合蛋白的工作機(jī)制。膜蛋白具有重要的生理功能：包括但不局限于物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、催化反應(yīng)等。深入理解膜蛋白工作機(jī)制對(duì)于我們理解生命過(guò)程、增進(jìn)人類(lèi)健康都有著重要意義。陳雷實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前的主要研究方向?yàn)榕c人類(lèi)健康緊密相關(guān)的離子通道門(mén)控機(jī)制。比如ATP敏感的鉀離子通道KATP。該通道是位于細(xì)胞膜上的能量感受器，它可以偶聯(lián)細(xì)胞代謝水平和細(xì)胞膜興奮性，并在胰島細(xì)胞中控制胰島素釋放。