靶向医治癫痫有戏了迷信家“看清”疾病症结卵白

人体细胞内钾、钠、氯的离子浓度掉衡，会招致、抑郁、癫痫等一系列疾病。在细胞膜上，有一类被称为阳离子-氯离子共转运卵白的卵白质，它们就像是一个个门户，专门担任调控人体细胞表里的离子浓度。

历久以来，因为缺少准确的构造信息，人们对这类膜卵白的任务机理看法十分无限。日前天津年夜先生命迷信学院青年教员刘斯与协作者初次解析出人源钾-氯共转运卵白（KCC1）的高分辩构造，提出了钾-氯共转运机理，为癫痫等相干疾病医治和药物设计供给了新的视角。刘斯以第一作者身份在顶级学术期刊《迷信》上揭橥了相干论文。

转运卵白渐变能激发癫痫

癫痫俗称“羊角风”或“羊癫风”，是年夜脑神经元突发性异常放电，招致长久的年夜脑功效妨碍的一种慢性疾病。癫痫病因庞杂多样，包含遗传身分、脑部疾病、全身或零碎性疾病等。个中遗传身分是招致癫痫尤其是特发性癫痫的主要缘由。分子遗传学研讨发明，一部门性癫痫的分子机制为细胞离子通道或相干分子的构造或功效改动。

活体细胞一直地停止推陈出新运动，就必需不时地与四周情况停止物资交流，而细胞膜上的离子通道或转运卵白等离子运输卵白就是这种物资交流的主要门路。人们曾经晓得，年夜多半对性命具有主要意义的物资都是水溶性的，如各类离子、糖类等，它们须要进入细胞，而性命运动中发生的水溶性废料也要分开细胞，这些进程都须要离子运输卵白。个中，转运卵白位于细胞膜上，可以介导水溶性小分子的跨膜运输。

“在神经胶质细胞和外周神经零碎神经元中，阳离子-氯离子共转运卵白的感化尤为主要，它们扼守着细胞的门户，专门担任调控人体细胞表里的离子浓度，应用细胞膜表里两侧的钾离子浓度梯度将细胞内的钾-氯共转运至细胞外，关于保持细胞的电离均衡，保证生物细胞活性至关主要。”刘斯引见说，近年来的和生化研讨标明，在人类神经零碎中，钾氯共转运卵白渐变，会明显影响其向细胞外转运氯离子的活性，进而激发癫痫等疾病。

钾-氯共转运卵白这种主要的心理功效，也使它成为临床上医治癫痫等疾病的药物靶点。懂得KCC1卵白的准确构造信息，将有助于基于该构造展开药物研发，从而为临床上医治相干疾病供给精准的数据支撑。

捕获“冰冻”卵白让其构造了如指掌

要想解析KCC1的卵白准确构造，就要先“捕获”到这种卵白的“样子”。据懂得，单颗粒冷冻电镜技巧是时下最先辈的卵白构造解析技巧，其解析构造的办法是经过用电子显微镜对冷冻固定在玻璃态冰中的生物年夜分子停止成像，然后用盘算机对所摄取的生物年夜分子图像停止处置和盘算，进而重构出身物年夜分子的三维构造。刘斯说明说，这一技巧使用的焦点操作就是样品冷冻、冷冻成像和三维重构，复杂来说就是要对被不雅测的卵白溶液停止“速冻”，然后对解冻在溶液中数以万计的卵白停止“摄影”，再对海量的立体照片停止年夜范围运算处置，构成三维平面的密度图。

当好“摄影师”关于科研人员来说并不轻松，KCC1的分子量十分小，而且胞内区构造域形态不固定。刘斯等人将表达KCC1卵白的基因包裹在杆状病毒中，用哺乳植物细胞过量表达。为了获得均一性优越的KCC1，对去垢剂的品种也停止了挑选，最终获取到高纯度的人源KCC1卵白样品。

不只如斯，要想剖析出卵白的三维构造，须要包管被拍摄卵白可以具有正常卵白形状。“为了取得最接近心理形态下的KCC1卵白，我们将卵白构建到盘（模仿细胞膜的脂双分子层）上。”刘斯说，卵白溶液样品被滴入事前预备好的“网”中，再将“网”放入液态乙烷中“速冻”。每个网格里都集合着数百个中空孔，卵白颗粒就被解冻在个中。

最终，刘斯与课题组依托单颗粒冷冻电镜技巧，胜利解析出3团体源KCC1的原子分辩率构造，发明KCC1是以二聚体的方式存在，并阐释了该转运卵白以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子。此项研讨结果对研发以阳离子-氯离子共转运卵白为靶点的癫痫病医治药物，具有宏大的理想意义和使用价值。(100yiyao.com）