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近日，東京大學(xué)教授濡木理(Osamu Nureki)、復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員服部素之和閆致強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作，利用晶體結(jié)構(gòu)，電生理記錄等手段，發(fā)現(xiàn)ATP調(diào)控鎂離子(Mg2+)通道MgtE、維持細(xì)胞內(nèi)鎂離子動(dòng)態(tài)平衡的重要機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·通訊》(Nature Communications)。
ATP通過(guò)調(diào)控鎂離子通道MgTE維持胞內(nèi)鎂離子動(dòng)態(tài)平衡
鎂離子在生物體內(nèi)承擔(dān)著多種生理功能，是數(shù)百種對(duì)生理過(guò)程至關(guān)重要的酶，包括核糖體、DNA聚合酶、RNA聚合酶發(fā)揮活性所必須的輔因子，也是生物膜與基因組穩(wěn)定所必須的因素。生物體通過(guò)離子通道調(diào)節(jié)鎂離子的跨膜運(yùn)輸，以保持鎂離子的動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)各種生理學(xué)功能。例如，鎂離子與免疫反應(yīng)、發(fā)育及腫瘤形成等密切相關(guān)，受離子通道調(diào)控的鎂離子濃度的變化承擔(dān)著信號(hào)傳遞的功能。人體鎂的缺乏與冠狀動(dòng)脈硬化性心臟病、高血壓、糖尿病和骨質(zhì)疏松等多種疾病有著密切關(guān)系。因此，近年來(lái)鎂離子通道的功能研究在國(guó)際上備受矚目。
對(duì)維持鎂離子動(dòng)態(tài)平衡起到重要作用的鎂離子通道相關(guān)蛋白主要包括MgtE, CorA, CNNM, TRPM6/7等，但是調(diào)控的分子機(jī)制尚不明確。MgtE廣泛存在于真核生物及原核生物中，人類MgtE的變異被發(fā)現(xiàn)與帕金森癥密切相關(guān)。
該研究發(fā)現(xiàn)，ATP通過(guò)與MgtE形成復(fù)合物調(diào)控MgtE的活性，MgtE和ATP復(fù)合體可以感受細(xì)胞內(nèi)鎂離子濃度。當(dāng)胞內(nèi)鎂離子濃度超過(guò)生理濃度時(shí)，ATP輔助MgTE通道打開，將細(xì)胞內(nèi)富余的鎂離子釋放出去，從而維持細(xì)胞內(nèi)鎂離子濃度的動(dòng)態(tài)平衡。此發(fā)現(xiàn)對(duì)闡明鎂離子通道的調(diào)節(jié)機(jī)制及指導(dǎo)相關(guān)疾病的治療有重要意義。
東京大學(xué)教授濡木理、復(fù)旦大學(xué)研究員服部素之和閆致強(qiáng)為本文的共同通訊作者。濡木理團(tuán)隊(duì)成員富田篤弘(Atsuhiro Tomita)、閆致強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室成員章明鋒、服部素之實(shí)驗(yàn)室成員金斐為本文共同第一作者。本研究為服部素之、閆致強(qiáng)組織的科技部重大研究計(jì)劃(青年項(xiàng)目)相關(guān)研究，得到中組部青年千人計(jì)劃、國(guó)家基金委、上海市教委東方學(xué)者、上海市千人計(jì)劃、上海市科委啟明星計(jì)劃等基金項(xiàng)目的支持。
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