钙离子的pH控制离子通道开放

离子通道是细胞膜或细胞器膜中的孔。它们允许带正电或带负电的粒子(所谓的离子)穿过膜传输。美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)的生物化学家现已成功地以高分辨率对人类TRPML2钙离子通道的重要调节区域进行成像，该区域的通道形状像膜一侧的大环。这个戒指就像一个门卫，决定离子是否可以穿过通道。“我们的研究揭示了人类TRPML2通道中环的结构，也称为外皮/内腔结构域(ELD)，并且正是这个结构域负责通道与钙的相互作用，” JGU药学和生物化学 - 治疗生命科学研究所的Ute Hellmich教授说。根据pH值，钙离子可以打开或阻塞通道，从而控制它们跨细胞膜的转运。

Hellmich的研究小组研究了离子通道环的哪些结构特性是钙离子通过的原因。“钙是一种重要的细胞信使，在许多疾病中也起着重要作用，”Hellmich解释道。该元素在体内完成许多任务，包括调节酶和帮助膜融合。

TRPML2是瞬时受体电位mucolipin 2的缩写，是参与人类感觉知觉的TRP通道的mucolipin亚家族的离子通道。TRPML2在感染的免疫应答中起作用，并增加寨卡病毒和登革热病毒的感染性。此外，TRPML 离子通道中的突变可导致人类的失明，耳聋和神经损伤。

pH值对离子通道活性至关重要

正如Hellmich所说，离子通道不是简单的孔。他们可以积极地打开和关闭。反过来，这会激活和控制细胞通路。“我们现在已经发现钙与通道顶部的TRPML2 extracytosolic / lumenal结构域的结合取决于pH，”Kerstin Viet说，他是科学期刊Structure的第一作者。这项研究是她硕士论文的一部分，并因此获得了阿道夫托德基金奖。

在细胞外部发现约7的较高pH值时，钙离子可以与环结合并因此阻断它。相反，钙离子不再能够在某些细胞内区室典型的较低pH下阻断开口。“这个环就像离子通道其余部分的看门人一样，”Viet说。

因此，这调节了通道的活性：重要的是离子通道仅在细胞内被激活，其中pH通常较低; 实际上，只有当特定的细胞机制发出需要钙的信号时才打开通道。细胞表面的自发激活很可能导致细胞损伤。“调节机制很聪明。例如，它也与细胞如何对病毒感染作出反应有关，”Hellmich说，并补充说，离子通道何时以及如何打开或关闭的整个过程尚未完全理解。人粘膜质亚家族的另外两个离子通道TRPML1和TRPML3也具有类似的门卫环。因此，该研究的结果使得第一次比较所有三种亚型成为可能。