AlphaFold2预测电压门控通道超家族构象动态转变的突破性研究

来自国际团队的研究人员针对电压门控阳离子通道(VSDs)构象状态难以通过实验捕获的难题，创新性应用AlphaFold2结合多序列比对子采样技术，成功预测了该超家族32个成员的600个模型，揭示了VSDs激活态、失活态及中间态的构象多样性，为理解电压门控通道的动态调控机制提供了重要计算生物学依据。

　　

电压门控阳离子通道作为神经、肌肉和心脏组织中电信号传导的关键膜蛋白，其电压感应域(VSDs)通过构象变化调控离子传导孔的开关。由于实验手段难以捕捉VSDs的瞬态构象，研究者另辟蹊径采用AlphaFold2人工智能系统，通过对多序列比对输入数据进行子采样处理，成功预测出电压门控通道超家族从中间态到终末态的系列结构。

研究团队为32个家族成员构建了600个结构模型，发现AlphaFold2能预测出VSDs的激活态、失活态及中间态构象，其中某些VSD亚家族展现出更丰富的构象多样性。在模拟伪四聚体通道全长序列时，模型还呈现出孔道区和胞内区的局部构象变化及关键二级结构转变。不过有趣的是，模型间全局构象耦合程度有限，各功能域常出现生理学上不兼容的状态组合。

虽然短时分子动力学模拟证实部分模型具有结构合理性，但与冷冻电镜解析结构相比仍存在差异。这项突破性工作首次系统揭示了电压门控通道超家族的构象动态图谱，为理解这类重要膜蛋白的工作原理提供了新视角，同时也提示需要更多实验验证来确认预测结构的生物学相关性。