內質網離子通道TRIC的運行機制及其調控研究

《內質網離子通道TRIC的運行機制及其調控研究》是依託復旦大學，由服部素之擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：內質網離子通道TRIC的運行機制及其調控研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：服部素之

項目摘要

由細胞內質網釋放的鈣離子與肌肉收縮、神經傳遞等多種生命活動息息相關。伴隨鈣離子的釋放，內質網內部的負電荷逐漸累計。直到近年來，TRIC離子通道的發現才解釋了內質網消除這些負電荷以保證鈣離子高效釋放的機理。TRIC包括TRIC-A和TRIC-B兩個亞型，都屬於電壓門控離子通道，能夠選擇性的傳遞一價陽離子、尤其是鉀離子進入內質網內。TRIC被認為與高血壓和成骨不全症等疾病有關，作為藥物研發的重要靶點受到廣泛的關注。但是目前為止尚未取得TRIC的高解析度立體結構，其離子通道的運行機制、選擇性傳遞一價陽離子特別是鉀離子的機理以及離子通道被激活的詳細機制均不明確。本課題通過X射線結晶學和電生理學研究TRIC的運行機制。以TRIC的立體結構為基礎，篩選對TRIC具有調控作用的化合物，並解析這些化合物與TRIC的複合體結構，研究這些化合物與TRIC具體的結合方式，為新藥物的研發提供基礎。

結題摘要

TRIC家族蛋白是三聚體胞內陽離子通道，定位於內質網上。直到近年來，TRIC離子通道的發現才解釋了內質網消除這些負電荷以保證鈣離子高效釋放的機理。在高等真核生物中，包括人和鼠，TRIC包括TRIC-A和TRIC-B兩個亞型，都屬於電壓門控離子通道，能夠選擇性的傳遞一價陽離子、尤其是鉀離子進入內質網內。TRIC被認為與高血壓和成骨不全症等疾病有關，作為藥物研發的重要靶點受到廣泛的關注。儘管在生理上很重要，但是目前為止尚未取得TRIC的高解析度結構，致使其離子通道的門控機制、選擇性傳遞一價陽離子的詳細機理均不明確。在本項目中，我們獲得了原核TRIC通道在關閉狀態下的晶體結構，並對原核和真核TRIC通道進行了基於結構的功能分析。電生理、生化和生物物理學分析表明，TRIC通道在每個亞基內都有一個離子傳導孔。與對稱相關的TM2和TM5螺旋在保守的甘氨酸殘基處發生扭結，這些扭結對通道活性具有重要意義。此外TM2和TM5螺旋的扭結在每個亞基界面處產生橫向孔道。出乎意料的是，橫向孔道被脂質分子占據，因為其在真核TRIC蛋白中是保守的從而可能適合靶向藥物。總體來說，本項目提供了此離子通道超家族分子機制的結構和功能框架，以及對未來藥物開發的潛在解析。在本項目的實施過程中，我們進一步建立了一個成熟的膜蛋白結構解析系統。我們解析得到了膜蛋白的晶體結構和冷凍電鏡結構。在項目實施過程中，共發表SCI論文6篇（含共同通訊作者），其中一區論文4篇。2名博士後已順利出站，1名博士生及2名碩士生將於今年畢業。