PNAS背靠背颜宁潘晓静揭示人体钠

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电压门控钠离子通道(Nav)位于细胞膜上,选择性地将Na+渗透到整个细胞膜上,通过引发和传导动作电位参与肌肉收缩,神经信号传递等重要生理过程。目前已经发现人类Nav有9个亚型(Nav1.1至Nav1.9),这些离子通道的功能异常与癫痫、疼痛综合征、心脏相关疾病等多种疾病相关。

颜宁团队多年来始终致力于Nav通道的结构生物学研究,取得了一系列研究成果,多篇文章发表在Nature、Science、PNAS等期刊上。然而以往的研究多是在细菌的钠离子通道晶体结构解析,少有哺乳动物及人源钠离子通道的研究,此次PNAS背靠背两篇文章则打破了此前的局限,在人源钠离子通道结构上取得重大突破。

01年3月1日,普林斯顿大学颜宁团队与清华大学潘孝敬团队合作在PNAS上发表题为StructureofhumanNav1.5revealsthefastinactivation-relatedsegmentsasamutationalhotspotforthelongQTsyndrome的研究论文。

图片来源:PNAS

研究报道了3.3?分辨率的人类NaV1.5通道结构,揭示了快速失活相关区域为长QT综合征的突变热点区域,为开发治疗心率失常、猝死等疾病的精准医疗手段提供了结构生物学基础。

长QT综合征(longQTsyndrome,LQTS)表现为QT间期延长和T波异常,易产生恶性心律失常,导致反复发作性晕厥、心脏骤停甚至猝死等心脏不良事件。

这种综合征主要根据基因型来进行临床分型,最常见的是LQT1、LQT和LQT3,这3种类型所占的比例超过了LQT综合征的90%。其中,LQT3在休息或睡眠中发生心律失常危险性最大。NaV1.5作为心脏主要的Na+通道的突变与多种心脏疾病相关,包括LQT3与布鲁加综合征(BrS)等。EK突变是在LQT3与BrS患者中都有发现的常见突变。

StructuralmappingofNav1.5mutationsassociatedwithBrSandLQT3.

图片来源:PNAS

该论文报道了3.3?分辨率的人类NaV1.5-EK突变体的冷冻电镜结构,其结构与人类野生型结合奎尼丁(一种常见心律不齐治疗药物)的结构几乎相同。与LQT3、BrS疾病相关的91与位点突变的结构揭示了LQT3独特的突变分布模式。

该区域高密度的LQT3突变位点可以被快速失活的「doorwedge」模型合理解释,该模型来源于该团队之前的结构观察,并得到了大量功能表征的支持。建立结构-功能关系和疾病变异的机制将有助于抗心律失常药物的开发。

Structuralanalysisoffastinactivation-relatedLQT3mutations图片来源:PNAS

同期颜宁与潘孝敬团队合作在PNAS发表另一篇题为ComparativestructuralanalysisofhumanNav1.1andNav1.5revealsmutationalhotspotsforsodiumchannelopathies的研究论文。

图片来源:PNAS

在这项研究中,作者对比分析了人源NaV1.1和NaV1.5两种离子通道的冷冻电镜结构,在数百个疾病相关的错义突变中,有70个位点是共有的。在此基础上,分析建立了钠离子通道相关疾病的突变体结构与功能分析框架。

癫痫(epilepsy),俗称「羊角风」或「羊癫风」,是大脑神经元突发性异常放电,导致大脑功能发生短暂障碍的症状和体征,是一种慢性疾病。据流行病学资料显示,我国癫痫的总体患病率约为7.0‰,年发病率为8.8/10万。目前国内约有万左右的癫痫患者,同时每年新增患者约40万,已逐渐发展成为神经科仅次于头痛的第二大常见病。

图片来源:站酷海洛Plus

Internationalworldepilepsyillnessawarenessday(Feb8th)

癫痫综合征(epilepticsyndrome)是癫痫的一种,可包含多种病因产生复杂的症状和体征,其中遗传性因素占据重要地位。在癫痫综合征的病人中,大脑主要亚型NaV1.1的编码基因SCN1A中有多达个无义与错义突变被发现。

Structuralmappingofthedisease-relatedmissensemutationsthatare

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