摘要：离子通道是细胞膜内的蛋白质结构，控制带电分子进出细胞的运动，在包括脑细胞间通讯在内的重要生物过程中发挥着至关重要的作用。这项研究发表在《自然通讯》上，专门研究了哺乳动物的 BK（“大钾”）通道，该通道促进钾离子的外流。

研究人员证实，哺乳动物的 BK 离子通道采用“球链”机制进行自我调节。

威尔康奈尔医学院研究人员最近的一项研究详细而准确地描述了哺乳动物细胞中常见的离子通道如何使用“球链”机制来阻断通道，从而进行自我调节。

这些发现增强了对离子通道生物学的理解，并可能有助于开发针对这些通道治疗癫痫和高血压等疾病的新药。

离子通道是细胞膜内的蛋白质结构，控制带电分子进出细胞的运动，在包括脑细胞间通讯在内的重要生物过程中发挥着至关重要的作用。这项研究发表在《自然通讯》上，专门研究了哺乳动物的 BK（“大钾”）通道，该通道促进钾离子的外流。

确认球链机制

研究人员利用先进的结构成像和计算机建模技术，证实了 BK 通道可以通过长期理论化的球链结构堵塞通道来阻止离子流动。

“这些发现为生物学的基本机制提供了见解，并为调节离子通道活性以治疗人类疾病的更好方法指明了方向，”该研究的资深作者、威尔康奈尔医学院麻醉学生理学和生物物理学教授 Crina Nimigean 博士说。

BK 通道有助于控制大脑和肌肉细胞的兴奋性、控制血管中的血流、处理听觉信号，并在整个身体中发挥许多其他功能。因此，BK 通道的遗传和其他功能障碍与多种疾病有关，从癫痫和运动障碍到高血压和听力丧失综合症。然而，BK 通道的复杂性和脆弱性使得研究它们变得困难。

了解渠道的自我调节

钙离子可以触发 BK 通道打开其中央通道或“孔”，使大量钾离子流出细胞。长期以来，研究一直表明（但从未通过直接成像证实）BK 通道可以使用从柔性蛋白质亚基末端摆动的球状塞子阻止钾离子通过钙触发的开放孔流动。

在 2020 年一项被广泛引用的研究中，Nimigean 博士及其同事在一种更简单的钾通道 MthK 中发现了这种球链结构，MthK 是细菌生物中发现的 BK 通道的进化远亲。在这项新研究中，她和她的团队成功地在更复杂的哺乳动物 BK 通道 Slo1 中发现了这种结构。

成像工作使用了低温电子显微镜 (cryo-EM)，需要找到稳定固有松散且灵活的通道结构的方法。Nimigean 博士及其实验室与威尔康奈尔医学院生理学和生物物理学教授 Alessio Accardi 博士合作，后者使用计算建模技术揭示了蛋白质堵塞孔隙的难以捉摸的结构细节。

Nimigean 博士说：“我们无法获得这种孔结合结构的清晰低温电子显微镜图片，因为它以多种不同的构象结合。最终，在建模的帮助下，我们发现塞子的前三个氨基酸对于结合非常重要，其余的氨基酸决定了柔性链的长度。”

目前，Nimigean 博士和她的团队正在研究细胞膜中的脂肪相关分子如何影响 BK 通道活动。

来源：槑槑说科学