當你瀏覽這篇文章時,，你眼中的神經(jīng)細胞正在飛快地向大腦傳遞著信號。就像所有神經(jīng)元一樣,，這些細胞需要依靠那些控制離子流進出細胞的蛋白質(zhì),。新的研究揭示出這樣一種離子通道的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)極其簡單而完全出乎人們的意料,。

為了能使電脈沖沿著神經(jīng)纖維向下傳遞,，神經(jīng)元需要依靠存在于膜上的離子通道——通道的開啟和關(guān)閉是對細胞內(nèi)外電位差變化產(chǎn)生的反應(yīng)。盡管科學家研究這些離子通道的功能已經(jīng)有幾十年了,，卻很難確定它們的三維結(jié)構(gòu),。為了使一種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)形象化，生物學家需要對經(jīng)過提純的蛋白質(zhì)晶體的X-射線衍射模型進行分析,。然而,，從細胞膜上提取蛋白質(zhì)需要用洗滌劑進行處理，而洗滌劑會覆蓋在蛋白質(zhì)上,，使結(jié)晶過程變得困難,。另一個問題是這些蛋白質(zhì)的彈性會妨礙剛性晶體的形成。

為了克服這個問題,，美國紐約市洛克菲勒大學的生物物理學家Youxing Jiang和Roderick MacKinnon及其同事將蛋白質(zhì)的“軟臂”與抗體相連,，使其能夠結(jié)晶，從而得以觀察蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),。他們發(fā)現(xiàn),，該蛋白質(zhì)上能夠感受電位變化的4個槳狀區(qū)域向細胞膜內(nèi)側(cè)伸出，而不是像最初猜想的那樣卷曲在通道中心處,。

研究人員在槳狀區(qū)域的不同部位連接上一個小分子,，并使改變后的通道置于一張平坦的膜上，從而測定了它們是如何對電勢變化作出反應(yīng)的,。通過改變膜電位并追蹤附著分子的位置,，研究人員得以描繪出離子門控機制的作用情況。當細胞內(nèi)部帶正電時,，每個槳狀區(qū)域的正電端就從膜上朝向細胞的一側(cè)轉(zhuǎn)向外側(cè),。當它從一側(cè)轉(zhuǎn)向另一側(cè)的過程中，就像杠桿一樣打開通道中心的小孔,，允許鉀離子流出細胞,。研究小組在近日《自然》雜志上的兩篇論文中報告了這一結(jié)果。他們認為,，來自嗜熱古菌中的這一通道與哺乳動物體內(nèi)的電壓門控通道具有相同的作用機制,。

耶魯大學的生理學家Fred Sigworth表示：“這是一項了不起的工作。”他指出，這種電位傳感器槳狀模型事后看來“簡單而且顯而易見”,，但他也補充說,，帶有正電的槳狀區(qū)域怎樣在油性的細胞膜內(nèi)側(cè)定位，而不是像其化學特性所要求的那樣尋找一種含水環(huán)境,？這仍是個有待解決的問題,。