分子生物學(xué)中最大的奧秘之一，就是鈣和鉀進(jìn)出細(xì)胞的微小蛋白質(zhì)孔：離子渠道的運作機(jī)制,。
電位調(diào)控型離子通道（voltage-dependent ion channel）能夠感應(yīng)細(xì)胞膜電位變化,，而快速精準(zhǔn)地開啟或關(guān)閉,，在肌肉及神經(jīng)動作電位傳遞上至為重要。當(dāng)離子渠道的功能發(fā)生障礙,，就會導(dǎo)致疾病如癲癇癥,、心肌病變或囊狀纖維變性,。
但是離子渠道的摳關(guān)機(jī)制還存有爭議，目前關(guān)于其開關(guān)的機(jī)制存在著二種競爭的理論,。杰斐遜醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家在一篇發(fā)表于2005 年10月6 日Neuron的研究報告中,，證實了支持其中一個理論的證據(jù)。也對于這些離子渠道的運作方式獲得更好的理解,，有助于開發(fā)治療離子渠道相關(guān)疾病的藥物,。
杰斐遜大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教授Richard Horn指出，電位調(diào)控型離子通道是一種大型的蛋白質(zhì),，含有穿透細(xì)胞膜的孔,。它們會因為橫跨細(xì)胞膜的電壓變化而開啟或關(guān)閉，離子渠道就可以決定哪種離子于何時穿越細(xì)胞膜,。
傳統(tǒng)及最近提出的理論之差異點,，在于新的理論認(rèn)為細(xì)胞膜兩邊的電場梯度使帶正電荷的voltage-sensing paddle受力而橫越細(xì)胞膜移位至胞外，并使通道蛋白產(chǎn)生形變讓離子通道打開,。但是傳統(tǒng)理論認(rèn)為,，電荷只在細(xì)胞膜移動一小段距離而已。
研究人員發(fā)現(xiàn)如果牽引的距離過長,，電壓感應(yīng)器無法將電荷牽引通過電場,，所以新的研究支持電壓感應(yīng)器的電荷只能移動非常短的區(qū)域，因此支持傳統(tǒng)的模型,。
分子生物學(xué)中最大的一個謎團(tuán)就是細(xì)胞膜上的離子通道如何工作了,。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,。當(dāng)這種通道功能發(fā)生故障時,，就可能導(dǎo)致疾病的發(fā)生即離子信道病變(channelopathies)，包括癲癇癥,、心肌癥和囊性纖維性變病(cystic fibrosis),。
有關(guān)離子通道如何開啟和關(guān)閉的理論有兩個。現(xiàn)在,，杰斐遜醫(yī)學(xué)院的研究人員在10月6日的Neuron雜志上詳細(xì)描述了這個復(fù)雜過程的一部分,，并提供證據(jù)支持了其中一種理論。而且,，對這些通道如何工作的更好的了解是開發(fā)能用于治療與離子通道相關(guān)疾病藥物的關(guān)鍵,。
離子通道根據(jù)膜電位的變化開啟和關(guān)閉，并且決定什么時候,、什么離子通過細(xì)胞膜,。在傳統(tǒng)的理論中,，當(dāng)一個電脈沖即動作電位沿著神經(jīng)旅行時，細(xì)胞膜電荷發(fā)生改變,。正常情況下帶負(fù)電的細(xì)胞內(nèi)部變成帶正電,。接著，電位傳感器即一種帶正電的跨膜S4片段,，通過一種叫做門孔（gating pore）的小分子墊圈向著細(xì)胞外移動,。這種運動不知何故會導(dǎo)致離子通道開啟，并釋放帶正電離子通過細(xì)胞膜,。在這個動作電位過后,，細(xì)胞的內(nèi)部再次變成帶負(fù)電,，并且細(xì)胞膜也恢復(fù)到它的正常靜息狀態(tài),。
比較新的一種理論由洛克菲勒大學(xué)的諾貝爾獎獲得者Roderick Mackinnon提出，他認(rèn)為一種由S4片段和S3片段組成的分子槳運動通過細(xì)胞膜,，并攜帶S4的正電通過脂質(zhì),。和傳統(tǒng)理論相似的地方是S4的運動控制著通道的開啟和關(guān)閉，而兩種理論不同之處在于：新理論中,，分子槳必須一直移動正電荷通過細(xì)胞膜,；經(jīng)典理論認(rèn)為電荷通過門孔（gating pore）移動一小段距離。(一九九八年,，Roderick MacKinnon成功解出第一個高分辨率的離子信道三度空間結(jié)構(gòu)──源自鏈霉菌Streptomyces lividans的KcsA鉀離子信道,。)
在這項新的研究中，Horn博士和同事Christopher Ahern博士證明電位感受器的電荷運動的區(qū)域非常短,，并因此支持了傳統(tǒng)模型,。下一步，這些研究人員將會確定S4的運動與開啟和關(guān)閉通道的大門之間的關(guān)系,。（生物通記者楊遙）
