JMT日本医疗——通过“杠杆”和“多米诺效应”巧妙打开的离子通路，发现对新型抗心律失常药的线索②

点击量：140   日期：2022-06-30 09:24    编辑：JMT日本医疗

研究方法和结果

尽管高精度蛋白质三维结构分析需要大量高纯度蛋白质，但要直接从活体心肌中大量高纯度地纯化 RyR2 是极其困难的。因此，研究人员通过使用培养的人源细胞表达大量的 RyR2 并对其进行纯化来克服这个问题。通过使用安装在东京大学医学院的低温电子显微镜分析这个标本，研究人员成功地确定了 RyR2 在闭合状态（无钙离子）和开放状态（有钙离子）下的结构​，并具有分辨率3.2 Å * 5。我做到了（图 1a）。这是一种高分辨率，可以准确地确定构成氨基酸侧链。仔细研究两者的结构，超巨分子中都有颜色编码的结构域*6（图1b），它们可以通过钙离子键一个接一个地移动，形成“多米诺骨牌效应”。（图2，左），并预测在关键点会有塞子，以防止多米诺骨牌效应自然发生。还发现钙离子与 CTD 域左端附近结合，导致 CTD 顺时针旋转（图 2，右）。由于旋转轴非常靠近钙离子结合位点，并且控制离子路径的 S6 域连接到远离旋转轴的 CTD 右端，因此钙离子结合位点的轻微移动是``发现“杠杆”将其转换为 S6 中的大动作（图 2，右）。

图 1a 低温电镜得到的 RyR2 密度图和图 1b 离子路径侧视图

图2 钙离子结合打开的机理

为了验证根据上述结果预测的 RyR2 的开放行为，研究人员准备了 42 种突变体，其中突变体被添加到被认为对一系列结构变化很重要的氨基酸残基上，并进行了定量功能分析。场地。结果，研究人员发现破坏与“多米诺效应”相关部分的突变体导致功能缺陷，而破坏与塞子相关部分的突变体导致功能亢进。此外，研究人员分析了故意制造的功能缺陷突变体的三维结构，以便“多米诺效应”中途停止。正如预期的那样，结构被钙离子束缚，但结构变化中途停止了。上述一系列结果证明所预测的机制是正确的，本研究在世界上首次成功阐明了RyR2通过与钙离子结合而打开的机制。

未来展望

对于由 RyR2 基因突变引起的心律失常疾病，至今从未有过根治的方法。从这项研究中，明确了对于功能缺陷型应该设计一种容易引起“多米诺效应”的化合物，而对于功能亢进型应该设计一种削弱“多米诺效应”的化合物。知道多米诺效应发生的位置使得设计药物分子成为可能。此外，可以从疾病突变部位预测类型（功能缺陷型或功能亢进型），并有望成为决定治疗策略的依据之一。未来，通过阐明增强功能的三维结构，预计将进一步接近RyR2的工作原理。

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