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钠通道的结构研究揭示了有关它们如何增强心跳和对心律药物的反应的细节

微小钠通道蛋白的结构的原子级研究对产生始于心脏每一次跳动的电信号至关重要,正在提供有关其功能,功能异常,许多疾病突变引起的破坏以及对药物反应的惊人细节。

华盛顿大学医学院的研究人员说,这种结构信息可能成为开发更好的诊断方法和药物的基础,以解决威胁生命的心律问题。

他们的最新发现发表在12月19日的Cell中的“心脏钠通道的结构”一文中。资深作者是威斯康星大学医学院药理学教授威廉·卡特尔(William Catterall)和宁宁(Ning Zheng)。第一作者是西澳大学药理学博士后研究员姜道豪和石辉。

Catterall解释说:“心脏钠通道不仅会引发心跳,其突变还会导致致命的心律失常,而抗心律失常药物会直接作用于其上以控制心律。”

心脏既是水暖又是电子奇迹。对于每个心跳,电波都以一种紧密协调的方式控制着心脏的填充和泵送的方式穿过健康的心脏。冲动在心脏组织中传播的速率取决于在心脏细胞膜上微小蛋白质孔中分子水平上发生的作用。

钠离子(一种带电粒子)通过这些蛋白质通道进入细胞外部和内部之间的膜边界。

河豚含有一种毒素,它作用于神经和肌肉,但不影响心脏钠通道。

这些电压门控钠通道的激活和快速灭活是维持稳定心跳的一系列电和生理事件的一部分。

郑说:“钠离子通道与钙离子通道和钾离子通道协同工作,以恒定的频率驱动心跳。”

研究人员解释说,当钠通道无法正常工作时,心脏可能会陷入麻烦,甚至会出现危险的快速,不协调的收缩,危及生命。

具体而言,NaV(拉丁文缩写为Na,电压为V)具有不可或缺的作用,这些通道中的某些突变可能是致命的,因为心脏中的其他钠通道无法补偿其损失。这些突变会导致成人发生危险的心律失常,甚至导致儿童和年轻运动员猝死。

幸运的是,许多心律失常可以用阻断心脏钠通道的药物治疗。例如,西澳大学医学部内科副教授,该研究的合著者,西澳大学医学博士迈克尔·莱纳乌斯(Michael Lenaeus)指出,房颤或“ A-房颤”在美国老年人中越来越普遍。 。

这种情况通常可以用氟卡尼药物有效治疗。在他们最近的研究中,研究人员试图学习除其他外的知识,例如氟卡尼(flecainide)如何在心脏细胞中主要的钠通道形式内起作用。

为了获得高分辨率的3D通道图,科学家在西澳大学新贝克曼低温电子中心使用了先进的低温电子显微镜技术。他们希望探索这些钠通道的重要结构特征,并将其构型与其在正常生理功能,功能障碍,疾病突变,毒素敏感性和抗心律失常药的药理作用方面的作用联系起来。

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