來(lái)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(duì)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(guó)國(guó)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(guò),,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(duì)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(dòng)力學(xué)因子,,也依賴于熱力學(xué)因子,。他們通過(guò)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(guò)濾后的結(jié)合位點(diǎn))中酸性殘基的介入會(huì)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(jì)算測(cè)量了這些突變?cè)谇恢械姆€(wěn)定程度,,并由此構(gòu)建了一個(gè)離子透過(guò)性多離子模型(multiion model),,用以計(jì)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(gè)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(duì)于選擇性過(guò)濾器(selectivity filter)研究的比較多,但是通道是一個(gè)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(guò)對(duì)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(shuō)明了在滲透離子和通道腔之間的相互作用可以通過(guò)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(guó)科學(xué)院院士伉儷
有這樣一對(duì)夫妻,,他們來(lái)自同一所大學(xué),畢業(yè)后同時(shí)被美國(guó)加州理工學(xué)院錄取,,就讀期間同時(shí)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(guò)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(shí)被霍德華休斯醫(yī)學(xué)院(HHMI)聘為研究員,。他們就是來(lái)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(gè)又一個(gè)巧合好似渾然天成,但是1996他們同時(shí)當(dāng)選為美國(guó)科學(xué)院院士卻是來(lái)自妻子的堅(jiān)持――1995年妻子葉公杼被評(píng)為美國(guó)科學(xué)院院士,,但是因?yàn)檎煞蛭传@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(shí)成為美國(guó)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?cè)谑澜缟鲜状慰寺〕隽艘环N鉀離子通道Shaker基因,這一工作與2003年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)主題吻合,,許多科學(xué)家表示獲獎(jiǎng)名單中沒(méi)有他們的名字真是種遺憾,。雖然未獲得諾貝爾獎(jiǎng),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(shí)驗(yàn)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(jiǎng)”的時(shí)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(guó)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(jí)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(hào)通路也可以引起慢抑制性突觸后電位(slow inhibitory postsynaptic current ,sIPSC)的長(zhǎng)時(shí)程增益作用(long-term potentiation,,LTP),。