2016年5月13日， 国际知名期刊Cell Research 在线发表了由中科院上海药物所高召兵研究员和中科院生物物理所徐涛研究员团队联合研究的最新科研成果。该项工作从全新角度研究并诠释了“一个电压门控钾离子通道需要几个电压感受单元”这一领域内极受关注的重要问题。
电压门控钾离子通道包括40余个成员，广泛分布于大脑、心脏、肾脏、胰脏、免疫系统、内分泌系统以及肌肉等组织中，在一系列生命活动中发挥重要功能。电压门控钾离子通道的电压感受单元（Voltage Sensing Domain ,VSD）如何感受电压变化进而控制孔道区(Pore Domain)开关是离子通道领域最受关注的研究方向。在过去20年来，虽然领域内的学者们采用包括结构生物学、计算生物学、分子生物学在内多种手段对这个问题进行了深入和广泛的研究，但结果迥异，迄今仍无共识。
生物物理所和上海药物所的研究人员利用发展的单分子检测成像技术和“GVTDT，Graft VSD To Dimeric TASK3”的电压感受单元移植策略解决了这一困扰已久的问题。研究人员使用一种本身不包含电压感受单元的TASK3钾通道作为受体(host)，而将不同电压门控钾通道看作提供电压感受单元的供体(donor)，采用分子生物手段将供体的电压感受单元移植给受体，进而构建出含有两个甚至一个电压感受单元的新型人工通道。进一步，利用生物物理所自主搭建的单分子成像系统进行观察和定量分析，证明一个电压感受单元即可以有效调控电压敏感钾通道的开放和关闭。电压感受单元是很多药物的作用位点，靶向电压感受单元是发现亚型选择性调节剂和药物的有效途径之一。该项研究为发展作用于电压感受单元的选择性离子通道药物提供了新工具蛋白和新思路。
上海药物所博士研究生兰茜和生物物理所的博士研究生樊春燕为研究论文的共同第一作者，共同作者还有生物物理所的纪伟博士和上海药物所硕士研究生田福云，通讯作者为高召兵研究员和徐涛研究员。生物物理所蛋白质科学研究平台为该研究提供了技术支持，平台生命科学仪器研制与服务中心研制的单分子成像设备与发展的单分子检测技术方法，为该研究提供了重要的支撑作用。该项研究工作得到了基金委重大仪器研制专项、国家重大科学研究计划、中科院和上海市科委等基金的资助。
图1. 单分子检测和电压感受单元移植策略用于研究电压感受单元调控电压敏感钾通道的开放和关闭。
供稿：徐涛课题组