《自然·方法学》：依靠病毒的离子通道调控因子筛选法

　　

生物通报道：在8月的《自然·方法学》杂志的网络版上，来自美国的研究人员描述了一种以病毒为基础的对化学或基因编码的离子通道抑制因子进行筛选的方法。

    离子通道是遍布在细胞膜上的蛋白质，控制特定离子进出细胞膜，它们在生物体内却起着至关重要的作用。离子通道这个大家族共有400多种蛋白质，它们在细胞功能的维持中发挥了关键作用。

 

    Joseph Glorioso和同事希望找到更多的选择性离子通道调节蛋白（调节器）。他们发明了以病毒为基础的筛选法，即用病毒作为抑制剂效力的指示剂。他们的研究分析表明，利用病毒使细胞中的某种离子通道蛋白过度表达会对细胞产生损害，进而会抑制病毒的复制；而当离子功能抑制器出现时，则有助于保持细胞的健康并允许病毒复制。

 

    这种以病毒为基础的新方法与其他离子抑制剂相比的优势在于，这种由病毒介导的新方法很容易用于筛选基因编码的抑制剂，而DNA的抑制剂又很容易从病毒基因组中检测出来。

 

而且，这种新方法更有可能用于筛选表达大范围潜在离子通道调控器的DNA库。这些基因编码的抑制器将有助于深入了解离子通道调控背后的机理，并可能找到更多的离子通道蛋白抑制剂。

 

早在1890年，威廉·奥斯特瓦尔德（1909年诺贝尔化学奖获得者）就推测离子进出细胞会传递信息。20世纪20年代，科学家证实存在一些供离子出入的细胞膜通道。50年代初，阿兰·霍奇金和安德鲁·哈克斯利发现，离子从一个神经细胞中出来进入另一个神经细胞可以传递信息。为此，他们获得了1963年诺贝尔生理学或医学奖。不过，那时科学家并不知道离子通道的结构和工作原理。 

　　1988年，罗德里克·麦金农利用X射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工作原理。这张照片上的离子通道取自青链霉菌，也是一种蛋白。麦金农的方法是革命性的，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。 

2003年诺贝尔化学奖获得者美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农研究的细胞膜通道就是人们以前猜测的“城门”。

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20世纪80年代中期，彼得·阿格雷研究了不同的细胞膜蛋白，经过反复研究，他发现一种被称为水通道蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道。为了验证自己的发现，阿格雷把含有水通道蛋白的细胞和去除了这种蛋白的细胞进行了对比试验，结果前者能够吸水，后者不能。为进一步验证，他又制造了两种人造细胞膜，一种含有水通道蛋白，一种则不含这种蛋白。他将这两种人造细胞膜分别做成泡状物，然后放在水中，结果第一种泡状物吸收了很多水而膨胀，第二种则没有变化。这些充分说明水通道蛋白具有吸收水分子的功能，就是水通道。 

　　2000年，阿格雷与其他研究人员一起公布了世界第一张水通道蛋白的高清晰度立体照片。照片揭示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过。 

　　对水通道和离子通道的研究意义重大。很多疾病，比如一些神经系统疾病和心血管疾病就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的，对细胞膜通道的研究可以帮助科学家寻找具体的病因，并研制相应药物。另外，利用不同的细胞膜通道，可以调节细胞的功能，从而达到治疗疾病的目的。中药的一个重要功能是调节人体体液的成分和不同成分的浓度，这些成分可以通过不同细胞膜通道调节细胞的功能。有专家认为，对细胞膜通道的研究可以为揭示中医药的科学原理提供重要的途径。（生物通雪花）