打脸教科书：新研究揭示细胞离子通道机制

所有生物的细胞膜都包含允许离子进出细胞的离子通道，这些通道在基本的生理过程中起着极其重要的作用，如心跳和信号沿神经元的快速传导。

这些离子通道的一个重要特性是它们的选择性，即选择性地允许特定离子通过。例如，钾离子通道比钠离子通道更容易允许钾离子通过，尽管事实上钾离子更大。

目前，细胞离子通道高选择性的机制尚不清楚。现在，由于一组日本研究人员的努力，科学界离理解这些机制又近了一步。在一项即将发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中，科学家对钠离子通过钾离子通道提供了突破性的见解。

研究人员用人造细胞膜进行了实验，该细胞膜包含一种称为KcsA的钾离子通道，允许细胞内钾离子离开细胞。通过分析通过通道的电流，研究人员证实钠离子可以通过通道。

大多数教科书都指出，钾离子的渗透率是钠离子的一万倍，但实验结果表明，钠离子通过单一通道的电导率是钾离子的八十分之一。这表明科学家大大高估了该频道的选择性。

研究人员接下来用计算机模拟KcsA钾离子通道，以深入了解钾离子和钠离子如何通过通道的机制。正如所料，他们的模型显示，多种钾离子可以通过一条直线很容易地一起穿过通道。

然而，钠离子的通道曲折而困难，可能会被困在通道中并被慢慢析出。这些模拟结果有助于解释为什么钾离子比钠离子更容易穿过通道。

研究小组的发现不仅仅阐明了细胞膜离子通道如何工作的细节，还“驳斥了严格的钾离子通道选择性的静态假设。研究首次证明了钠离子通过钾离子通道的渗透及其原子机制。”此外，由于离子通道病的存在，该团队的发现甚至可能对医学研究具有重要意义，这种疾病影响着全球数百万人。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接：

https://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.2017168118