龚梁伟《自然》子刊文章神经学重要发现

来自美国康奈尔大学的研究人员通过在微观尺度上分享神经递质如何在细胞间传递，发现之前被认为存在于这个过程中的电流实际上并不存在。这项研究的论文发表在7月22日的《自然·细胞生物学》杂志的网络版上。文章的作者是华裔学者龚梁伟（Liang-Wei Gong）和Manfred Lindau。

康奈尔大学应用和工程物理系的Lindau解释说，神经传递素和激素被储存在神经元中的小泡中。这些囊泡的直径通常在30-300纳米之间。当一个细胞被电信号刺激之后，钙离子会进入细胞，并且这些小囊泡会通过溶解包围在细胞周围的质膜来释放出其中的物质。

之前的实验显示，这些囊泡含有能将携带电荷的神经递质从细胞囊泡送到细胞外的离子通道，这种输送过程能够产生一种流出细胞的电流。

但是在这篇新的论文中，研究人员报告说，并没有这种离子流存在。它们的实验还进一步证实，电荷补偿是由于带有正电的钠离子从囊泡外流入囊泡内而产生的，即电扩散（electrodiffusion）作用。研究人员表示，这些囊泡中的离子通道必定具有其他功能。

细胞离子通道的结构和功能正常是维持生命过程的基础，其基因变异和功能障碍与许多疾病的发生和发展有关。离子通道的主要类型有钾、钠、钙、氯和非选择性阳离子通道，各型又分若干亚型。离子通道的主要功能是：提高细胞内钙浓度，触发生理效应;决定细胞的兴奋性、不应性和传导性；调节血管平滑肌的舒缩活动；参与突触传递；维持细胞的正常体积。

离子通道是细胞生物学研究的一个热点。2003年的诺贝尔生理/医学奖就颁发给了离子通道蛋白的发现者。在2006年9月的Cell杂志上，来自得克萨斯州大学西南医学中心的一个全华人研究组给出了MthK门控环的晶体结构，其分辨率达2.8埃，并且在没有钙离子的情况下获得了同样的晶体。这个研究组的负责人是蒋佑兴（Youxing Jiang），文章的作者还包括叶胜（Sheng Ye）、李洋（Yang Li）和陈丽萍（Liping Chen）。

MthK（钙离子活化型钾离子通道）是一种原核细胞的Ca2+门控钾离子通道，与其他的配基门控通道一样，MthK能够将与之结合的配基的化学能量转化成通道开启的机械力。这种通道的8个配基结合区域（RCK结构域）形成一种八聚合体门控环。在这个环中，钙离子的结合能够诱导构型变化，从而开启通道。

研究组进一步的生化和电生理分析结果证实MthK通道是通过钙离子和pH来进行控制的。钙离子通过改变门控环的关闭和开启平衡来调节该通道，而pH则通过硬性门控环的稳定性来调节通道。研究人员表示，这些新发现连同之前确定出的开启状态的MthK结构信息使他们得以阐明RCK调节的钾离子通道的配基门控机制。