离子通道是细胞膜内的结构，使特定离子能够进出细胞。这种转移对于多种生理过程(例如肌肉细胞收缩和神经兴奋)至关重要。在所谓的四聚体阳离子通道中，离子选择性源于称为选择性过滤器的部分的独特结构和化学环境，该部分位于两个交织的螺旋结构之间。

四聚体离子通道容易发生“二价阳离子阻断”，即通道被钙离子(Ca<2+)阻断。这种阻塞会破坏通道的功能，进而导致细胞功能障碍。目前尚不清楚二价阳离子阻断究竟是如何发生的，特别是，尚未报道实际阻断离子途径的阳离子的直接观察。

现在，金泽大学的TakashiSumikama与和歌山医科大学的KatsumasaIrie及其同事合作，发现了NavAb(一种著名的四聚钠(Na)通道)中二价阳离子阻断背后的机制。通过结构分析和计算机模拟，研究人员能够揭示相关的结构特征和分子过程。他们在《自然通讯》上报告了他们的发现。

NavAb是从细菌(布茨勒弧菌)克隆的钠通道，具有众所周知的结构。Sumikama和Irie的同事用NavAb和三个突变体进行了实验。在有钙和无钙的环境中确定了突变体的结构。科学家们重点关注不同结构的电子密度差异，因为这些差异可以深入了解钙离子的位置。

他们发现，对于表现出钙阻断的突变体，一两个钙离子位于选择性过滤器的底部。他们还发现镁(Mg2+)和锶(Sr2+)离子(另外两种二价阳离子)可阻断钙阻断突变钠通道。

然后，研究人员进行了计算机模拟，以详细了解钙离子和突变的NavAb通道之间的相互作用。模拟再现了离子通过或不通过通道的动力学。在没有钙离子的情况下，观察到钠离子穿透通道。

在钙离子存在的情况下，钙阻断突变体的渗透显着降低。模拟还证实，阻塞的钙离子“卡”在选择性过滤器的底部，并揭示这种“卡”与突变通道相关结构部分的亲水性(对水的亲和力)增加有关。

Sumikama和Irie同事的研究结果为全面理解NavAb(一种重要且有代表性的钠离子通道)中二价阳离子阻断机制迈出了重要一步。科学家们表示，“我们的结构分析和分子动力学模拟的结果和方法……预计将在二价阳离子阻断机制的高级分析中发挥积极而有意义的作用。”

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