來自加州大學(xué)舊金山分校的詹裕農(nóng)(Yuh-Nung Jan)葉公杼(Lily Yeh Jan)夫妻是一對有名的華裔科學(xué)家伉儷,他們的主要研究方向是鉀離子通道和神經(jīng)發(fā)育等方面,在本期(9月18日)美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志上他們發(fā)表了鉀離子通道相關(guān)研究的兩篇成果,。
Published online before print September 18, 2006
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0606662103
K+ channel selectivity depends on kinetic as well as thermodynamic factors
Published online before print September 18, 2006
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0606660103
Electrostatic interactions in the channel cavity as an important determinant of potassium channel selectivity
離子通道是胞膜上一些微小的蛋白質(zhì)孔道,,它能讓特定的離子如鈣離子和鉀離子通過,,并因此控制這些離子進(jìn)出細(xì)胞,。這種通道非常重要:它們是電位門離子通道(voltage-gated ion channel)家族的成員,對大腦和心臟中產(chǎn)出電脈沖至關(guān)重要,。鉀離子通道就是其中的“知名人士”,。
在第一篇文章中,,研究人員發(fā)現(xiàn)鉀離子通道的選擇性不僅依賴于動力學(xué)因子,也依賴于熱力學(xué)因子,。他們通過研究突變型Kir3.2(GIRK2)通道的選擇性發(fā)現(xiàn)綁定腔(選擇性過濾后的結(jié)合位點)中酸性殘基的介入會導(dǎo)致Kir3.2選擇性的增加,。而且研究人員在相似模型中利用靜電計算測量了這些突變在腔中的穩(wěn)定程度,并由此構(gòu)建了一個離子透過性多離子模型(multiion model),,用以計算這一通道K+/Na+滲透性。
第二篇文章則是有關(guān)鉀離子通道選擇性的一個重要因素:通道腔(channel cavity)中靜電相互作用,。在鉀離子通道研究中,,雖然對于選擇性過濾器(selectivity filter)研究的比較多,但是通道是一個由多離子橫穿selectivity filter,,water-filled central cavity等處的結(jié)構(gòu),,因此研究人員通過對Kir3.2(GIRK2,一種G蛋白激活內(nèi)校正鉀離子通道)的研究,,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在selectivity filter下的腔中pore-facing位置可以恢復(fù)K+選擇性,,和內(nèi)校正性質(zhì)。這些結(jié)果說明了在滲透離子和通道腔之間的相互作用可以通過靜電效應(yīng)影響離子的選擇性和通道障礙,。
附:夫婦相隨--記華裔美國科學(xué)院院士伉儷
有這樣一對夫妻,,他們來自同一所大學(xué),畢業(yè)后同時被美國加州理工學(xué)院錄取,,就讀期間同時從物理系轉(zhuǎn)到了生物系,,并且在從助理教授,到副教授,,再到教授的過程當(dāng)中,,他們也是巧合地同一年晉升,1984年,,他們又一次同時被霍德華休斯醫(yī)學(xué)院(HHMI)聘為研究員,。他們就是來自舊金山加州大學(xué)的詹裕農(nóng)(Yuh-Nung Jan)葉公杼(Lily Yeh Jan)夫妻。這一個又一個巧合好似渾然天成,,但是1996他們同時當(dāng)選為美國科學(xué)院院士卻是來自妻子的堅持――1995年妻子葉公杼被評為美國科學(xué)院院士,,但是因為丈夫未獲提名而婉言拒絕了這一殊榮,直到次年詹裕農(nóng)也獲提名,,這樣又促成了他們“巧合”的同時成為美國科學(xué)院院士,。
詹裕農(nóng)葉公杼倆夫婦主要的研究方向是鉀離子通道和果蠅神經(jīng)發(fā)育,1986年他們在世界上首次克隆出了一種鉀離子通道Shaker基因,,這一工作與2003年的諾貝爾化學(xué)獎主題吻合,,許多科學(xué)家表示獲獎名單中沒有他們的名字真是種遺憾。雖然未獲得諾貝爾獎,,但是詹裕農(nóng)和葉公杼的工作得到了許多人的肯定,,并且從他們實驗室中也走出了多位華人科學(xué)家,,其中包括獲得Science雜志“青年科學(xué)家獎”的時松海,哥倫比亞大學(xué)楊建,,麻省理工學(xué)院的沈華智和中國科學(xué)院上海交叉學(xué)科研究中心主任饒毅等等,。
在各大頂級期刊,比如Cell,,Science,,Nature,Neuron等雜志上,,詹裕農(nóng)和葉公杼發(fā)表了許多文章,,今年就有8篇。10月7日新一期Cell雜志題為“Common Molecular Pathways Mediate Long-Term Potentiation of Synaptic Excitation and Slow Synaptic Inhibition”的文章是他們的研究新成果,。這篇文章從神經(jīng)突觸入手,,研究發(fā)現(xiàn)CA1錐形神經(jīng)元信號通路也可以引起慢抑制性突觸后電位(slow inhibitory postsynaptic current ,sIPSC)的長時程增益作用(long-term potentiation,,LTP),。