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离子液体调控膜通道蛋白功能研究进展
最后更新:2024-10-22  |  【打印】 【关闭


膜蛋白在细胞内外的物质运输、分子识别及信号传导等过程发挥重要作用。离子液体在药物递送、疫苗佐剂领域应用广泛。了解离子液体对膜蛋白的定量调控机制,对于药物设计极为关键。然而,常规实验手段难以解析膜蛋白的跨膜运输过程。

近期,我团队张锁江院士、何宏艳研究员与北京师范大学李辉教授,在J. Am. Chem. Soc.期刊发表题为“Ionic Liquid Gating Induces Anomalous Permeation through Membrane Channel Proteins”的研究论文。

该研究通过分子动力学模拟和单细胞三维扫描技术,以水通道蛋白(AQP2)和钠离子通道蛋白(Nav)为对象,研究了离子液体(ILs)对膜蛋白结构和功能的调控机制。首先,通过分析膜蛋白的二面角分布和结构波动性,发现ILs对膜蛋白结构影响很小,其中ILs会插入水通道蛋白(AQP2)的入口内部,但仅吸附在钠通道蛋白(Nav)的入口外侧;然后,通过自由能分析发现,ILs使水通过AQP2的能垒降低1.88 kcal/mol,而Na+通过Nav的能垒则增加1.70 kcal/mol。进一步,结合膜蛋白的疏水特性和受限水/离子配位效应,提出了离子液体门控机制。最后,通过细胞实验证实了ILs对AQP2的影响,发现ILs处理后,细胞体积对外部渗透压的响应显著加快。相关结果为离子液体基药物的理性设计和疾病诊断提供了基础支撑。


离子液体门控机制


原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c03506

文章信息:Ju Liu, Yanlei Wang, Bo Gao, Kun Zhang, Hui Li*, Jing Ren, Feng Huo, Baofeng Zhao, Lihua Zhang, Suojiang Zhang* and Hongyan He*. Ionic Liquid Gating Induces Anomalous Permeation through Membrane Channel Proteins. J. Am. Chem. Soc. 2024, 146: 13588. DOI: 10.1021/jacs.4c03506.



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