來(lái)自哥倫比亞大學(xué)、貝勒醫(yī)學(xué)院和北京生命科學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)的研究人員，在新研究中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新型的鉀離子通道TrkH，并揭示了這一離子通道的門(mén)控機(jī)制。相關(guān)研究論文“Gating of the TrkH ion channel by its associated RCK protein TrkA”發(fā)表在4月17日的《自然》（Nature）雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是華人科學(xué)家、現(xiàn)任職哥倫比亞大學(xué)和貝勒醫(yī)學(xué)院的周鳴（Ming Zhou）博士。其主要研究方向是膜轉(zhuǎn)運(yùn)的分子生理學(xué)：通道與載體的結(jié)構(gòu)，功能與調(diào)控；脂代謝酶的結(jié)構(gòu)與功能；小分子和天然化合物對(duì)通道，載體與酶的高通量篩選。因其突出成果，曾獲得Sloan研究獎(jiǎng)、Pew 學(xué)者獎(jiǎng)、Basil O’Connor 學(xué)者培養(yǎng)獎(jiǎng)和Irma Hirschl 獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

K+ 是很多生理過(guò)程所必需的，它必須在所有活細(xì)胞中聚集以使其能夠存活。在細(xì)菌中，K+吸收是由K+轉(zhuǎn)運(yùn)（SKT）蛋白超家族所介導(dǎo)和調(diào)控。細(xì)菌TrkH、TrkG和KtrB蛋白構(gòu)成了最大的SKT亞家族。近期報(bào)道的來(lái)自副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）的TrkH的晶體結(jié)構(gòu)表明，TrkH四個(gè)相連接的同源結(jié)構(gòu)域類似于KcsA K+通道的亞單位，但同時(shí)它也具有非典型的K+通道結(jié)構(gòu)特征。

TrkH、TrkG和KtrB結(jié)合膜蛋白可與一種細(xì)胞內(nèi)調(diào)控蛋白形成復(fù)合物。與TrkH和TrkG組裝到一起的蛋白是TrkA，而KtrB則與KtrA發(fā)生互作。KtrA 和TrkA分別是由1個(gè)和2個(gè)RCR結(jié)構(gòu)域構(gòu)成的胞質(zhì)蛋白。

最初TrkH、TrkG和KtrB蛋白被認(rèn)為是一類H+或Na+依賴性K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，但它們與K+通道的序列和結(jié)構(gòu)相似性表明，這些蛋白有可能具有離子通道功能。然而目前TrkH/TrkG/KtrB蛋白質(zhì)家族中的所有成員的離子通道活性均未得到過(guò)證實(shí)。假如TrkH是一種離子通道，那它與TrkA蛋白結(jié)合對(duì)于通道門(mén)控有何影響？

為了解答這些問(wèn)題，在新研究中哥倫比亞大學(xué)的研究人員確定了TrkH–TrkA復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能特征，首次證實(shí)了TrkH是一種離子通道。通過(guò)解析與TrkH形成復(fù)合物，以及孤立存在的TrkA，研究人員發(fā)現(xiàn)兩種情況下TrkA門(mén)控環(huán)顯示完全不同的構(gòu)象。當(dāng)與TrkH形成復(fù)合物時(shí)，TrkA處于關(guān)閉狀態(tài)；而孤立存在時(shí)，TrkA處于開(kāi)放狀態(tài)。

此外，研究人員還證實(shí)通過(guò)TrkH–TrkA復(fù)合物的離子流分別受到ATP和ADP的正負(fù)調(diào)控。有可能細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的比值決定了TrkH的活性。新研究結(jié)果表明TrkH離子通道活性有可能是通過(guò)ATP誘導(dǎo)TrkA構(gòu)象改變而實(shí)現(xiàn)。由此揭示了一種生物體影響代謝狀態(tài)調(diào)控離子導(dǎo)入的新機(jī)制。