开同片有什么作用?

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谢邀~ 这个问题问得真是时候,昨天正好在斯坦福医学院做了一个关于HCN通道的讲座(我以我母校为荣!!),这个通道在心脏和脑中都有表达,与细胞的电活动和生理节律密切相关。今天刚好看到这篇问答,真是有些缘分。 HCN通道是配体门控的离子通道超家族中的一个成员(该家族还包括K+、Ca2+等离子通道),有4个亚基组成,每个亚基有6个跨膜片段(S1-S6),由不同亚基之间的二硫键形成一个阳离子选择性过滤器(图1A)。

目前已经在人类、大鼠和小鼠体内发现了3个不同的HCN通道基因(Hcn1-Hcn3),分别编码1个亚基,其中Hcn2和Hcn3在人体和其他哺乳动物器官中表达,而Hcn1只在心脏中表达。尽管已经发现这几种亚基的基因突变可以引起心律失常甚至致死,但人体内这几个基因的表达情况还没有搞清楚。

对HCN通道的研究主要集中于结构、调控和功能三个方面,目前对它的结构研究最为深入,尤其是最近X-射线晶体学提供了许多有关该通道亚基相互作用的细节(图1B)。 但是现在人们对这些分子如何协同作用来打开离子通道,以及是什么信号控制了它的开放或关闭还知之甚少。

最近我们对HCN通道的调节机制提出了一个理论(Liang et al., Cell Research 2015),这一机制可能适用于所有配体门控通道,包括钾通道和钙通道。我们的研究发现,尽管这三个亚基有相同的结构域,但是它们作为独立蛋白具有不同的生物学特性。在不同的细胞环境下,一种亚基往往会显示两种不同的生物功能(图2)。根据环境条件和细胞需求的不同,一个细胞可能拥有多种不同功能的HCN通道。

图1 HCN通道的结构和遗传变异。 (A) HCN通道由4个亚基(αβγδ)组成,每一个亚基又有6个跨膜片段(S1- S6),通过二硫键形成阳离子选择性的滤泡。 (B) X- 射线晶体学确定了多个氨基酸残基在HCN通道打开过程中发挥关键作用。

图2 在心脏中,一种亚基可能会呈现两种不同的表型。 在没有离子载体(比如钙通道)的情况下,HCN通道可以充当电压传感器。当外加电压大于一定阈值时,通道打开。相反,如果增加胞内钙浓度(用染料荧光标记),即使没有外加电压,通道也会开放。这两种不同机制引起的通道开放都需要G蛋白的作用。 以上是我最近在看文献的时候学习到的新知识~与大家分享^^

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