陰離子選擇性的工作機制
　　
　　當(dāng)細胞和有機體受到環(huán)境中的機械力刺激時，機械力信號隨即轉(zhuǎn)化成生物信號，使細胞作出反應(yīng)，這個過程稱為機械傳導(dǎo)，它被認為是zui古老的感覺之一，是從細菌到人類所有活的有機體共有的特征。在機械信號傳導(dǎo)過程中，機械敏感性離子通道（Mechanosensitivechannel，Msc）發(fā)揮了重要功能。這類通道廣泛存在于所有原核和真核細胞中，是地球上zui古老以及zui廣泛存在的生物膜上的孔洞。當(dāng)細胞感受到機械刺激時，這類離子通道可以打開，使溶液中的某些離子被動地順著濃度梯度通過生物膜。在細菌等低等生物中，Msc作為細胞的應(yīng)急開關(guān)，在環(huán)境滲透壓突然變化的時候調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外的滲透壓平衡，使它們適應(yīng)在一定范圍內(nèi)變化的滲透壓環(huán)境。在哺乳動物中，機械敏感性通道參與多種重要的生命過程，如細胞體積和形狀調(diào)控、組織生長和形態(tài)發(fā)生、聽覺和平衡感的產(chǎn)生、血壓和體液平衡、多精授精的防止等等。Msc的功能失常與神經(jīng)和肌肉的退化，動脈硬化，高血壓，青光眼等疾病密切相關(guān)。然而目前對于這類通道的研究主要集中于其門控機制，作為離子通道研究的另一重點——其離子選擇機制卻一直沒有研究清楚。
　　
　　這類通道的離子選擇性各不相同，而目前僅有的結(jié)構(gòu)信息也只是針對無明顯選擇性的大腸桿菌的MscS。為了理解這類通道的離子選擇機制，楊茂君研究組克隆并檢測了60多個物種的MscS的離子選擇性，zui終成功鑒定到了一個具有強陰離子選擇性的通道蛋白。經(jīng)過多年的不懈努力，該研究組解析了其晶體結(jié)構(gòu)并對其離子選擇機制進行了研究。長久以來，基于對細菌MscS的研究，人們一直認為離子進入這類通道是通過位于其胞內(nèi)區(qū)側(cè)面的7個孔洞（圖A）。然而，楊茂君研究組通過對晶體結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，相比7個孔洞而言，位于該通道胞內(nèi)區(qū)底部的β桶結(jié)構(gòu)域很可能是更主要的離子入口（圖A）。令人驚奇的是，體內(nèi)和體外的電生理實驗表明，將該通道和大腸桿菌MscS的β桶結(jié)構(gòu)域互換之后，兩個通道的離子選擇性竟然也隨之互換，這充分驗證了他們之前的推測。通過進一步的突變體實驗，楊茂君研究組成功找到了該結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)離子選擇性的關(guān)鍵氨基酸殘基，進而提出了該通道的陰離子選擇機制模型（圖B）。
　　
　　多年以來，離子通道的離子選擇機制一直是生物學(xué)的研究熱點。RoderickMacKinnon更是因為在鉀離子通道結(jié)構(gòu)和機制研究中的杰出貢獻獲得了2003年的諾貝爾化學(xué)獎。相比之下，陰離子通道的離子選擇機制則一直存在爭議。楊茂君研究組在該工作中所取得的成果為理解陰離子如何被通道蛋白所選擇這一基本問題提供了新的視點，同時也為研究這類zui古老的通道蛋白提供了新的思路。