尹长城、孙飞课题组关于离子通道的重要成果登上Cell,Research封面

2016年09月10日讯 离子通道是细胞上非常关键的门户，影响着许多重要的生命过程，与多种人类疾病有关。正因如此，离子通道一直是科学研究和药物研发的热点。Ryanodine受体（RyR）是一类巨大的离子通道，介导多种细胞的钙离子信号传导，在肌肉的兴奋-收缩偶联中起到了关键性的作用。哺乳动物共有三种RyR（RyR1、RyR2和RyR3），RyR1和RyR2主要在骨骼肌和心肌表达，而RyR3是在大脑中发现的。

人们普遍认为，RyR通道的激活和调控借助了某种未知的长程变构机制。北京大学基础医学院和中科院生物物理研究所的科学家们最近通过冷冻电镜揭示了RyR1的长程变构门控机制。这项研究作为封面论文发表于本期Cell Research杂志上，文章通讯作者是北大基础医学院生物物理学系的尹长城（Chang-Cheng Yin）教授和中科院生物物理研究所的孙飞（Fei Sun）研究员。

尹长城教授2002年于英国剑桥MRC分子生物学实验室回国后即致力于肌肉兴奋-收缩耦联分子机制研究。2012年他策划了DHPR和RyR的三维结构研究，参与了RyR1三维结构解析，与清华大学颜宁教授等合作于2015年应用冷冻电镜成功解析了RyR1关闭态3.8分辨率的结构并发表于 Nature 。该工作发现RyR与钾通道、钠通道和钙通道同属六次跨膜蛋白阳离子通道超家族，该结构为激动剂通过长程变构激活RyR1通道奠定了结构基础。

在这项新研究中，尹教授及其同事用冷冻电镜获得了钙离子激活的RyR1开放态结构，总体分辨率达到4.9 ?，核心区域分辨率达到4.2。他们将RyR1开放态结构与之前获得的关闭态结构进行比较，观察到了钙离子激活的RyR1长程变构门控机制。

研究人员通过进一步结构分析阐明了RyR1通道的门控机制和离子选择性机制。这些工作有助于人们进一步理解肌肉的兴奋-收缩偶联，对于RyR相关疾病的认识有重要意义，还为疗相关疾病提供了重要的结构线索。

冷冻电镜技术为结构生物学领域带来了一场革命，催生了大量的研究新成果。不过，冷冻电镜此前解析的都是不小于200 kDa的蛋白。美国国家癌症研究所（NCI）的科学家们克服了现有的技术障碍。他们不仅用单颗粒冷冻电镜获得了小于100 kDa的蛋白复合体结构，还让这一技术的分辨率突破2。

前不久清华大学和Albany大学的研究团队在Nature Structural & Molecular Biology杂志上发表文章，通过冷冻电镜技术（cryo-EM）揭示了II型内含子的活性结构。Ⅱ型内含子广泛存在于细菌基因组中，是具有催化活性的RNA分子，可以自我剪接形成成熟RNA。

俄勒冈健康与科学大学、加州大学、HHMI的科学家们通过冷冻电镜阐明了甘氨酸受体的作用机制。甘氨酸是神经系统的主要抑制性递质，它通过甘氨酸受体（GlyR）起作用，打开氯离子通道进而抑制神经元的激发。GlyR控制着多种运动和感知功能，包括视觉和听觉。GlyR发生突变与自闭症、过度惊吓等神经疾病有关。

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