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新華社天津10月25日電(張建新、趙習鈞)天津大學生命科學學院青年教師劉斯等在發現人源鉀氯共轉運蛋白KCC1的機理方面取得重要突破,首次解析出人源鉀氯共轉運蛋白KCC1的2.9埃冷凍電鏡高分辨結構,揭示了鉀離子和氯離子在細胞膜蛋白上的結合位點,提出了鉀-氯共轉運機理,為癲癇等相關疾病治療和藥物設計提供了新的視角。
25日,這一研究成果的論文發表在世界頂級學術期刊《科學》上。
人體細胞內的鉀、鈉、氯電漿濃度處于相對平衡的狀態,一旦失衡將會導致一係列疾病,如高血壓、抑鬱、癲癇等。在細胞膜上,有一類被稱為陽離子-氯離子共轉運蛋白的蛋白質,負責調控細胞內外的離子濃度。其對于維持細胞內外滲透壓平衡,保障生物細胞活性至關重要。鉀氯共轉運蛋白KCC1就是其中的一種,“它們就像附著在細胞膜上的一個個門戶,能夠自主調節進出細胞的離子數量,維持細胞內外的穩態平衡。”劉斯説。
長期以來,由于缺乏精確的結構資訊,人們對這類膜蛋白的工作機理認識非常有限。劉斯老師與課題組成員經過長期深入研究,依托單顆粒冷凍電鏡技術,結合離子轉運實驗、分子動力學模擬、結構比較等方法,成功解析出3個人源KCC1的原子分辨率結構,發現KCC1是以二聚體的形式存在,闡釋了該轉運蛋白以1:1的比例同時同向轉運鉀離子和氯離子的機理,提出了KCC1共轉運鉀離子和氯離子的模型。
KCC1具有重要的生理功能,是臨床上治療癲癇等疾病的藥物靶點。該研究成功解析出KCC1的蛋白結構,將有助于基于蛋白結構開展的藥物研發,從而為臨床上治療相關疾病提供精準的數據支援。
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