离子通道在许多细胞过程中发挥着至关重要的作用，包括神经元通讯、肌肉收缩或细胞增殖。大多数多亚基离子通道以两种功能状态存在，关闭或打开。在门控过程中，人们应该预期所有亚基都会发生构象变化。中间传导水平的缺失令人惊讶并需要解释。

来自维也纳大学和圣路易斯华盛顿大学的一组研究人员创建了一个智能模型系统来回答这个重要问题。该研究发表在《自然通讯》上。

离子通道是调节细胞电活动的膜蛋白。在这项研究中，科学团队研究了内向整流钾通道Kir2。该通道对于维持许多细胞的负膜电位至关重要。这些通道是治疗心血管疾病的有希望的药物靶点。为了促进药物开发，详细了解门控机制非常重要。

智能模型系统及创新方法

“我们设计了一个模型系统，使我们能够可视化各个亚基的门控并跟踪电导变化，”圣路易斯华盛顿大学的GrigoryMaksaev解释道。

使用内向整流钾通道Kir2作为模型系统。该通道对于维持许多细胞的负膜电位至关重要。“我们在通道门附近引入了酸性残留物。这导致了新的状态，即所谓的亚电导状态，”维也纳大学药物科学系的EvaPlessl解释道。

这些子状态的寿命足够长，可以通过实验解决它们。每个观察到的子状态代表一个不同的亚基构象。有趣的是，子状态占有率可以通过pH值来滴定。“这表明单个酸性残基的质子化或去质子化导致了这种现象，”圣路易斯华盛顿大学的Sun-JooLee说。

“对酸性残基不同质子化状态的分子动力学模拟支持了这一发现，”维也纳大学药物科学系的AnnaWeinzinger解释道。

研究表明，每个亚基门控转变都会导致电导水平的变化。这表明对于完全开放的通道，所有子单元必须一起移动。“通过设计智能模型系统，我们回答了有关离子通道门控的一个长期存在的问题，”圣路易斯华盛顿大学的科林·尼科尔斯(ColinNichols)说。

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