研究人员解决了离子通道3-D原子结构

UT西南医学中心的研究人员今天发表了在哺乳动物中发现的离子通道的3-D原子结构，该结构与人类罕见的遗传性神经退行性疾病有关。这项工作是利用大学去年斥资1700万美元开设的低温电子显微镜(cryo-EM)设施确定的第一个此类结构。

在cryo-EM中，样品被快速冷冻以防止形成破坏性的冰晶，然后在零下321华氏度(低温)下观察。UT Southwestern的设备全天候运行，是全球最先进的低温电磁结构生物学设备之一。

跨学科团队解决了小鼠TRPML1(瞬态受体电位粘蛋白1)离子通道的结构。

他们的研究是在Nature网上发表的，就在一周之后，三位低温电磁技术开发人员因其在引发“分辨率革命”的仪器和方法上的工作而获得了2017年诺贝尔化学奖。Cryo-EM支持蛋白质的原子级视图，可抵抗传统X射线晶体学所必需的结晶。

“正常运行的离子通道是使带电粒子–离子–进出细胞和细胞器进行正常运动所必需的，以运行细胞过程，”霍华德·休斯医学研究所研究员(HHMI)，并且是该研究的通讯作者。

在每个哺乳动物中都发现了调节钙离子流量的TRPML1通道。该通道位于被称为溶酶体的细胞内细胞器的膜中，该酶含有通过分解大分子而有助于细胞循环的酶。

已在人类中鉴定出大约50种溶酶体贮积病(LSD)，包括由控制TRPML1通道的基因中的功能丧失突变引起的一类LSD。据美国国立卫生研究院称，这种LSD被称为IV类粘液脂病，其特征是智力和运动技能发展迟缓以及视力障碍。

WW Caruth，Jr. Scholar的江博士说：“由于与这类溶酶体贮积病有关，TRPML1已成为小分子疗法的潜在靶标，并且已经开发出了几种潜在的激动剂(通道开放剂)。”生物医学研究。他说，确定TRPML1的结构可能有助于寻找治疗IV型粘膜脂肪病的方法。

UT Southwestern的cryo-EM设施配备了三台高科技仪器，其中包括高12.5英尺(2吨)，重达2吨的Titan Krios，它可以通过每个样品射出高功率光束，而特殊的摄像头则可以捕获所产生的散射电子的图像。研究人员解释说，机器内部的机械臂可以自动方式固定并精确移动十二个速冻样品，从而可以记录数千张图像，并通过计算机进行处理，并解释为生成3-D图像进行研究。

这项研究的另一个区别是成功使用了一种相对较新的样品制备技术：将目标蛋白质嵌入由脂质和其他生物材料制成的纳米盘结构中。主要作者是江实验室的博士后研究员陈庆丰博士。

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