11月26日,在国际顶级学术期刊《自然》上,颜宁教授团队发表了一篇论文,并且以“Accelerated Article Preview”形式发布,题目为《Cryo-EM structures of apo and antagonist-bound human Cav 3.1》,她在解构电压门控钙离子通道上取得新的突破。

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该项研究表明,Cav介导钙离子进入细胞,参与多种重要的生理过程,包括基因表达、分泌、细胞死亡等,Cav功能异常或紊乱,可导致神经、心血管等多种系统的疾病,因此,Cav成为了重要的药物研究靶标,对其结构和功能特征的全面了解,可以为研发人员发现新药提供指导。

如今,在哺乳动物细胞上已经鉴定出的Cav有10种亚型,可以分为Cav1、Cav2和Cav3三个亚家族,其中对Cav1.1亚基结构的分析早在数年前接连发表于《科学》和《自然》;Cav1.1结合不同拮抗剂和激动剂的高分辨率结构,则在今年早些时候发表于《细胞》。这些工作均为理解Cav的机理打下基础。

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在这次研究中,研究团队聚焦Cav3.1通道,与高电压激活的Cav1不同,Cav3.1属于低电压激活通道的代表成员,其活化、失活和离子传导特性有其独特的特征,而且Cav3在序列的一致性和相似性上与其他两大Cav家族只有20%和45%左右,预示着在蛋白三维结构上也可能有明显差别。

研究团队借助先进的冷冻电镜,测定了重组表达的人类Cav3.1蛋白的结构,分辨率达到3.3埃,这一研究结果可以为疾病相关的Cav3突变体提供结构检查的框架。

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此外,研究团队使用了一种高度选择性的Cav3阻滞剂Z944,捕获了Cav3.1与Z944相结合时的复合体冷冻电镜结构,分辨率达3.1埃。Z944是一种已进入2期临床试验的候选药物,用于治疗癫痫和神经痛,然而其特异性结合位点和亚型选择性的分子基础过去并不清楚。此次获得的复合物结构显示出,Cav3重复折叠间的膜内开口是特异性的可成药位点。

弓形的Z944分子在孔结构域的中心腔中倾斜,宽端插入重复序列II和III之间的界面的窗孔中,窄端像塞子一样悬在细胞内门上方。这些结构为比较研究不同Cav亚家族之间不同的通道特性提供了框架。这是西湖大学首次以第一单位在其发表成果。

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颜宁教授1977年出生于山东莱芜,原清华大学医学院教授、博士生导师,美国国家科学院外籍院士,2017年5月,接受美国普林斯顿大学邀请,受聘该校分子生物学系雪莉·蒂尔曼终身讲席教授的职位,2019年9月21日,荣获2019年度“求是杰出科学家奖”。

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