揭示出人上皮細胞鈣離子通道TRPV6的三維結(jié)構(gòu)

在一項新的研究中，來自美國哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員**獲得一種能夠讓上皮細胞吸收鈣離子的膜孔的詳細結(jié)構(gòu)圖片。這一發(fā)現(xiàn)可能加快開發(fā)校正與乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌和結(jié)腸癌存在關(guān)聯(lián)的鈣離子攝取異常的藥物。相關(guān)研究結(jié)果于2017年12月20日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Opening of the human epithelial calcium channel TRPV6”。

處于開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)的TRPV6通道

盡管人體中的大部分鈣元素以礦物質(zhì)的形式存在于骨骼中，但是這種化學(xué)元素以離子形式運送到細胞中的數(shù)量是受到精心控制的。鈣離子在調(diào)控細胞功能中起著至關(guān)重要的作用。細胞通過特殊的可根據(jù)需要打開和關(guān)閉的膜孔或通道調(diào)節(jié)鈣離子攝取。TRPV6是一種位于腸道壁上皮細胞膜中的蛋白通道，促進攝取膳食中的鈣離子。TRPV6通道功能異常可能通過破壞對細胞增殖和細胞死亡的控制來促進癌癥產(chǎn)生。

這些研究人員采用先進的低溫電鏡技術(shù)來對TRPV6進行成像。低溫電鏡技術(shù)是一種將上千張凍存分子的圖片組合成精細的三維圖像的成像技術(shù)。

通過比較通道蛋白TRPV6在打開和關(guān)閉狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，這些研究人員能夠確定這種通道蛋白的核心部分---四個緊密排列的螺旋蛋白片段---發(fā)生微小的扭曲，從而允許TRPV6打開。

論文通信作者、哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心生物化學(xué)與分子生物物理學(xué)副教授Alexander I. Sobolevsky博士說，“我們發(fā)現(xiàn)這種鈣離子通道對每個核心螺旋片段的中間部分發(fā)生的變化作為反應(yīng)而打開，從而導(dǎo)致這些蛋白片段彎曲并向外旋轉(zhuǎn)，這足以產(chǎn)生一個足夠?qū)挼拈_口，允許鈣離子通過。”

當(dāng)需要給細胞提供鈣離子時，這種通道蛋白能夠快速快速地在打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間切換。

Sobolevsky博士說：“我們的研究結(jié)果將有助我們更好地理解TRPV6通道的變化如何導(dǎo)致癌癥等人類疾病，并且為開發(fā)糾正這些異常的藥物提供一種模板。”