清華大學，清華北大聯(lián)合生命科學研究中心的研究人員報道了真核生物電壓門控鈉離子通道近原子分辨率結構（分辨率為3.8埃），這為理解電壓門控鈣離子和鈉離子通道的工作機理奠定了基礎。

這一研究成果公布在2月9日的Science雜志上，文章的通訊作者是清華大學顏寧教授，顏寧教授研究組近年來聚焦于膜蛋白、膽固醇代謝調控通路相關因子的結構生物學研究，在Science、Nature、Cell等雜志上發(fā)表多篇重要的論文，并榮獲了中國青年女科學家獎、HHMI國際青年科學家獎等獎勵。

電壓門控離子通道是一大類位于細胞膜上、通過感受電信號控制離子跨膜進出細胞的蛋白質。上世紀四五十年代，英國科學家霍奇金和赫胥黎發(fā)現(xiàn)了動作電位；之后發(fā)現(xiàn)電壓門控鈉離子通道（Nav通道）引發(fā)動作電位。近幾年，隨著冷凍電鏡技術的革新，利用該技術獲得近原子分辨率結構已經成為現(xiàn)實。顏寧研究組利用清華大學的冷凍電鏡平臺，首次揭示了真核生物Cav通道的結構。

相關研究成功解析了肌肉興奮-收縮偶聯(lián)通路上的兩個關鍵膜蛋白Cav1.1以及RyR1的結構，從而為理解這一基本生理過程的分子機理打下重要的結構基礎。更重要的是，高分辨的Cav1.1結構不僅揭示了Cav通道的結構，也為理解目前仍未有高分辨率結構的真核Nav通道的結構與機理提供了重要的模板。

在此基礎上，研究人員進一步報道了來自美洲蟑螂(American cockroach）的電壓門控鈉離子通道（NavPaS）近原子分辨率結構，分辨率達到3.8埃），結構分析顯示四個重復的電壓感測結構域（VSD）具有不同的構象，非對稱選擇性過濾前部分的入口受到大量糖基化和二硫鍵穩(wěn)定細胞外環(huán)的保護。而且在細胞質一端，還具有一個保守的氨基末端結構域，位于VSDI下方，另外一個羧基末端結構域結合于III-IV接頭上。

這一NavPaS結構與此前解析Cav通道為理解Nav和相關Cav通道的功能和疾病機制奠定了重要基礎。

此外，顏寧教授帶領的研究小組還分離出了來自兔骨骼肌的Cav1.1復合物，并采用單顆粒冷凍電鏡技術借助直接電子檢測和先進的圖像處理確定了它的結構。獲得這一偽四聚體真核生物Cav通道與其輔助亞基的復合物的詳細結構，為認識相關通道的功能和疾病機制提供了重要的框架。這一重要的研究成果發(fā)布在12月18日的《科學》（Science）雜志上。

去年5月，顏寧帶領的研究小組，與中科院微生物研究所的研究人員合作，在《Cell》雜志發(fā)表的一項研究中指出，他們采用單粒子低溫電子顯微鏡(cryo-EM)技術獲得了了分辨率為4.4埃（Å）的全長人類NPC1的結構，及NPC1與埃博拉病毒（EBOV）酶切后糖蛋白(GPcl)的復合物的低分辨率結構。由此認識了NPC1介導膽固醇轉運和埃博拉病毒感染的結構機制。