细胞门户蛋白工作机理“解锁”－健康报网

（记者李哲）近日，天津大学生命科学学院青年教师刘斯以第一作者身份在《科学》杂志上发表研究论文。其与合作者首次解析出人源钾氯共转运体蛋白KCC1的2.9埃冷冻电镜高分辨结构，揭示了钾离子和氯离子在细胞膜蛋白上的结合位点，提出了钾—氯共转运机理，为癫痫等相关疾病治疗和药物设计提供了新的视角。



  人体细胞内的钾、钠、氯等离子浓度处于相对平衡的状态，一旦失衡将会导致一系列疾病，如高血压、抑郁、癫痫等。在细胞膜上，有一类被称为阳离子—氯离子共转运蛋白的蛋白质，负责调控细胞内外的离子浓度。其对于维持细胞内外渗透压平衡，保障生物细胞活性至关重要。钾氯共转运体蛋白KCC1就是其中一种。“它们就像附着在细胞膜上的一个个门户，能够自主调节进出细胞的离子数量，维持细胞内外的稳态平衡。”刘斯说。



  长期以来，由于缺乏精确的结构信息，人们对这类膜蛋白的工作机理认识非常有限。刘斯与课题组成员经过长期深入研究，依托单颗粒冷冻电镜技术，结合离子转运实验、分子动力学模拟、结构比较等方法成功解析出3个人源KCC1的原子分辨率结构。发现KCC1是以二聚体的形式存在，阐释了该转运蛋白以1∶1的比例同时同向转运钾离子和氯离子的机理，提出了KCC1共转运钾离子和氯离子的模型。



  KCC1具有重要的生理功能，是临床上治疗癫痫等疾病的药物靶点。该研究成功解析出KCC1的蛋白结构，将有助于基于蛋白结构开展的药物研发，从而为临床上治疗相关疾病提供精准的数据支持。