TRPV3通道被细胞内多胺阻断的分子机制：揭示温度感知与疼痛调控新靶点

本研究揭示了TRPV3离子通道被内源性多胺（如精胺）及其类似物NASPM阻断的分子机制。通过电生理学和冷冻电镜技术，研究人员发现位于TRPV3孔道胞质侧由E679/E682形成的负电荷环是高亲和力多胺结合位点，该位点突变可显著减弱多胺阻断效应。研究阐明了多胺通过促进通道关闭实现电压依赖性阻断的独特机制，为开发靶向TRPV通道的疼痛和温度感知障碍治疗策略提供了新思路。

　　

温度感知和疼痛信号传导是生命体生存的关键功能，其核心调控者TRPV（瞬时受体电位香草素）家族离子通道的异常活动与多种疾病相关。其中TRPV3作为重要的温度敏感通道，不仅参与皮肤温度感知，还与慢性疼痛、炎症性皮肤病等病理过程密切相关。然而，这些通道如何被内源性分子精确调控，一直是领域内的未解之谜。近年来研究发现，细胞内天然存在的多胺类物质（如精胺spermine）能显著抑制TRPV1-4通道活性，但其分子机制和结构基础尚不明确。

为解决这一科学问题，由Jingying Zhang、Peng Yuan、Colin G. Nichols和Grigory Maksaev组成的研究团队在《Communications Biology》发表了突破性成果。研究综合运用膜片钳电生理技术和冷冻电镜结构解析，结合位点定向突变策略，系统阐明了TRPV3通道被细胞内多胺阻断的分子机制。

关键技术方法包括：1）构建TRPV3野生型及E679Q/E682Q等系列突变体；2）采用对称性K⁺溶液体系的膜片钳记录分析电压依赖性阻断特性；3）利用非失活突变体K169A结合冷冻电镜解析NASPM存在下的通道三维结构（分辨率3.39 ?）。

研究结果首先通过"TRPV通道内孔结构与静电特性"分析，发现不同于钾通道，TRPV3的S6跨膜区缺乏带电氨基酸，但胞质侧存在由E679/E682组成的负电荷环。在"选择性过滤器的作用"部分，通过L639M和D641N突变证实该区域对多胺阻断影响微弱。关键的"负电荷环决定TRPV3抑制"实验显示，E679Q/E682Q双突变使100 μM精胺阻断效应完全消失，表明这两个残基构成主要作用位点。

研究创新性地采用"功能获得型突变体K169A"解决了TRPV3自发失活的技术难题。该突变体在无激动剂条件下保持开放状态，但仍保留多胺抑制特性。通过"TRPV3-NASPM复合物结构"解析，意外发现尽管CTD门控开关呈"激活"构象，但孔道在HBC（I674）和SF（G638）两个位点均保持关闭状态，水可及孔径与野生型关闭状态相似（SF处5.96 ? vs 5.34 ?）。

在讨论部分，作者提出全新阻断模型：多胺通过与E679/E682动态结合，从胞质侧阻断孔道并促进其关闭。该模型完美解释了电压依赖性阻断（Z₁=1.81 e）和正电位下渗透（K_P=1.4）的看似矛盾现象。研究特别指出，TRPV3的双负电荷环结构使其对多胺的敏感性显著高于TRPV1/4（仅含单负电荷），这为开发亚型特异性调节剂提供了分子基础。

这项研究的重要意义在于：首次在原子水平阐明多胺调控TRPV通道的结构机制，突破性地发现多胺结合可诱导"构象激活但孔道关闭"的特殊状态。鉴于多胺水平在衰老、神经退行性疾病和癌症中的变化，该发现为理解TRPV通道在病理条件下的调控失调提供了新视角，也为设计靶向多胺结合位点的新型通道调节剂奠定了理论基础。