来源:丁香学术
2024 年 6 月 14 日,中国科学院院士、深圳医学科学院院长、清华大学生命科学学院讲席教授颜宁在武汉大学的学术讲座中,以「颜宁老师」的身份,为学生们带来了一场别开生面的科普盛宴。在提问环节,听到有学生称呼「颜宁院士」,颜宁笑着打断说「叫颜宁老师吧,我难受死了」,现场学生报以欢快的笑声。6 月 19 日,颜宁携其白蕊师妹在其故里山东章丘开展学术论坛。
图 1 讲座现场(图源:长江日报)
冷冻电镜技术(cryo-EM)在生物大分子结构解析方面起着关键作用,可以跳过繁琐的结晶步骤,直接对玻璃化的生物大分子进行成像,并且能够提供更多的维度信息,包括异质性和动态性。让我们以前所未有的清晰度洞察电压门控钙离子通道(Cav)以及钠离子通道(Nav)通道的奥秘。
近年来,中国科学院院士、深圳医学科学院院长、清华大学生命科学学院讲席教授颜宁团队利用冷冻电镜技术先后获得 Cav、Nav 等通道的高分辨率结构,为相关靶点确定、药物研发提供了新的思路,并将成为解开众多难解病症之谜的关键秘钥。
2024 年 1 月 15 日,颜宁院士团队在 Channels 期刊(IF:3.3)上发表综述。本研究中强调 Nav 通道通过启动和传播动作电位来控制膜的兴奋性。此外,Nav 通道也是各种临床和研究药物的主要靶点。大量天然毒素(包括小分子和肽)可以与 Nav 通道结合并调节其功能。另外,低温电子显微镜(cryo-EM)的技术突破使得能够确定真核生物和最终人类 Nav 的高分辨率结构通道,单独或与辅助亚基、毒素和药物复合。这些研究不仅提高了我们对通道结构和工作机制的理解,而且还为原型药物和毒素的结合和作用机制(MOA)的分子基础提供了前所未有的清晰度。总的来说,该研究全面地概述了 Nav 通道结构药理学的最新进展(包括配体结合 Nav 通道的结构图等),这也将为未来的药物开发奠定重要的基础。
图 5 相关研究(图源:European Journal of Preventive Cardiology)
2024 年 2 月 21 日,颜宁院士团队在 Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)期刊(IF:9.58)上发文。本研究中,研究人员为了描述人类 Nav 通道的结构-功能关系,以人类 Nav1.7 为原型进行了系统的结构分析。研究人员依据野生型(WT)Nav 1.7 与含有 11 个突变的变体 Nav 1.7- M11 之间的结构差异,生成了另外三个中间突变体,并以 2.9-3.4 Å 的总分辨率求解了它们的结构。总的来说,该研究对这些 Nav1.7 突变体的系统结构检查提供了 Nav1.7 通道结构-功能关系的最新观点,这些结构也进一步突出了孔隙结构域(PD)与非导电态相关的构象复杂性。
图 6 相关研究(图源:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)
2024 年 3 月 5 日,颜宁院士团队在 Cell Research 期刊(IF:28.1)发文。研究人员采用冷冻电镜技术得到了 Cav2.1 通道单体以及与 MVIIC 或 Aga-IVA 复合物的结构,总分辨率达到 2.9-3.1 Å。这些结构揭示了两种选择性肽毒素对 Cav2.1 通道选择性抑制的分子机制和决定因素。对于神经系统疾病的治疗研究具有重要意义,同时也将为药物研发和治疗策略的制定提供新的启示!
图 2 相关研究(图源:Cell Research)
2024 年 3 月 28 日,颜宁院士团队在 Cell 正刊(IF:45.5)上发文。利用生物物理学、细胞生物学和生物信息学等学科方法对聚糖分子参与构建生物大分子架构的分子原理进行了阐释。并基于多糖和蛋白的互作分析,进一步揭示了阿拉伯聚糖在生物结构高级组装中的关键作用,从而为理解结构性聚糖分子在生命过程中的角色提供了重要线索。
图 4 相关研究(图源:Cell)
简介:
颜宁,博士、教授、博士生导师。1996-2000 年,于清华大学生物科学与技术系学习,获学士学位;2000-2004 年,于美国普林斯顿大学分子生物学系学习,获博士学位;2005-2007 年,于美国普林斯顿大学分子生物学系从事博士后研究;2007-2017 年,清华大学教授、博士生导师。现为深圳医学科学院院长、中国科学院院士、清华大学生命科学学院讲席教授、美国科学院外籍院士、美国艺术与科学院外籍院士。主要研究方向为:与疾病相关重要膜转运蛋白的结构与功能的研究;电压门控离子通道的结构与工作机理;胆固醇代谢调控机理。曾获「世界杰出女科学家成就奖」等多项荣誉。
注:IF 为 2024 年最新发布
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图片来源:图虫创意
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参考资料:
[1] Li Z, Cong Y, Wu T, Wang T, et al. Structural basis for different ω-agatoxin IVA sensitivities of the P-type and Q-type Cav2.1 channels. Cell Res. 2024 Jun;34(6):455-457.
[2] Wu Q, Huang J, Fan X, et al. Structural mapping of Nav1.7 antagonists. Nat Commun. 2023 Jun 3;14(1):3224.
[3] Huang J, Tao H, Chen J, et al. Structure-guided discovery of protein and glycan components in native mastigonemes. Cell. 2024 Mar 28;187(7):1733-1744.e12.
[4] Li Z, Wu Q, Yan N. A structural atlas of druggable sites on Nav channels. Channels (Austin). 2024 Dec;18(1):2287832.
[5] Li Z, Wu Q, Huang G, Jin X, Li J, Pan X, Yan N. Dissection of the structure-function relationship of Nav channels. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Feb 27;121(9):e2322899121.