核技术 第27卷 Thr侧链,K+只能从一个位置跃到另一个位置进行这种离子通道的原因。 扩散。这样的结构是为了补偿K+从外部溶液进入 过滤器时由脱水而引起的能量损失,这些氧原子则 替代了水中的氧原子,使K+保持了相同的配位结 构。第二,过滤器周围有蛋白质包围(见图5),Val 和Tyr侧链从vGYG序列指离孔道并且和孔道螺旋 相互作用,4个Iyr侧链和8个孔道螺旋Tp芳香 族氨基酸残基,像一个“护腕”环绕着过滤器。氢键 (例如在Tyr的烃基和Trp的氮之间的氢键)和在 “护腕”内的范德瓦尔斯力使这种结构像一层径向伸 缩的弹簧,拉着孔道张成合适的尺寸,使孔道中的 图4K+在孔道中的束缚位置,图中小球表示K+ 羰基氧原子和脱水的K+之间的配位尺寸与K+在水 (a)为剖面图,(b)为近视图 溶液中相同,阻止羰基氧原子过分接近Na+在水溶 Fig 4 Binding s tassium ions in the Kcsa K 液中的配位尺寸,而使Na+也能进入孔道。这就是 hannel, the balls represent the potassium ions (a)cutaway view,(b)close-up view 较大的K+能通过,而较小的Na+却反而不能通过 w61 Cr-Y 图5选择过滤器的结构图,左图为电子密度图,中图为结构示意图,右图为包围着过滤器的“护腕”的结构示意图 6.5 Detailed views of the K channel selectivity filter, the left picture on the top is the stereo-view of the experimental electre density in the selectivity filter, the middle one is the stereo-view of the selectivity filter, the right one is view of the "cuff"that surrounding the selectivity filter 通过对比分析Rb+和K+在K+通道中的电子密构中央,4个来自过滤器的氧原子在一个平面,而 度图,研究了K+在通道中的分布和传导机制13。水分子的氧原子则在八面体的顶端,这种配位结构 在不同的Rb+和K+浓度下(3-300mmol/L)生长也在缬氨霉素中被观察到。在洞穴处只有一个K+ 晶体,应用同步辐射X射线衍射得到它们的电子密(见图5) 度图(图6)。图中给出的是一维的电子密度图,峰 值表示离子可能所在的位置,在正常的生理条件下 1.4 r Position K+溶液的浓度相对较高,有四个高度近似相同的 峰,峰之间的间隔为3.2A。如果每个峰对应之处都 被占据一个K+,是一种不稳定的状态,因为由于 相互作用两个K+的最近距离不能小于3.5A。由此 3 mM 可以判断只有两个K+在过滤器中,并在两个K+ 间插进了一个水分子。K+分别占据1,3或2,4的 位置。当一个外部的K进入过滤器时,在另一端将 会有一个K+离开。K+处在1,3或2,4状态时,每 个K+是处在一个有8个氧原子组成的长方体盒子 Filter position/A 的中央,在抗生无活性菌中观测到了这种结构。当 K+在1,3和2,4的转换过程中,则处在八面体结图6在不同的K+浓度下生长的K+通道一维的电子密度4 核 技 术 第 27 卷 Thr 侧链，K+只能从一个位置跃到另一个位置进行 扩散。这样的结构是为了补偿 K +从外部溶液进入 过滤器时由脱水而引起的能量损失，这些氧原子则 替代了水中的氧原子，使 K+ 保持了相同的配位结 构。第二，过滤器周围有蛋白质包围（见图 5），Val 和 Tyr 侧链从 VGYG 序列指离孔道并且和孔道螺旋 相互作用，4 个 Tyr 侧链和 8 个孔道螺旋 Trp 芳香 族氨基酸残基，像一个“护腕”环绕着过滤器。氢键 （例如在 Tyr 的烃基和 Trp 的氮之间的氢键）和在 “护腕”内的范德瓦尔斯力使这种结构像一层径向伸 缩的弹簧，拉着孔道张成合适的尺寸，使孔道中的 羰基氧原子和脱水的K+之间的配位尺寸与K+在水 溶液中相同，阻止羰基氧原子过分接近 Na +在水溶 液中的配位尺寸，而使 Na +也能进入孔道。这就是 较大的 K+能通过，而较小的 Na +却反而不能通过 这种离子通道的原因。 图 4 K+在孔道中的束缚位置，图中小球表示 K+ (a)为剖面图，(b)为近视图 Fig.4 Binding sites for potassium ions in the KcsA K+ channel, the balls represent the potassium ions: (a) cutaway view，(b) close-up view 图 5 选择过滤器的结构图，左图为电子密度图，中图为结构示意图，右图为包围着过滤器的“护腕”的结构示意图 Fig.5 Detailed views of the K+ channel selectivity filter, the left picture on the top is the stereo-view of the experimental electron density in the selectivity filter, the middle one is the stereo-view of the selectivity filter, the right one is view of the “cuff” that surrounding the selectivity filter 通过对比分析Rb +和K+在K+通道中的电子密 度图，研究了 K+在通道中的分布和传导机制[13]。 在不同的 Rb +和 K+浓度下（3—300 mmol/L）生长 晶体，应用同步辐射 X 射线衍射得到它们的电子密 度图（图 6）。图中给出的是一维的电子密度图，峰 值表示离子可能所在的位置，在正常的生理条件下， K+溶液的浓度相对较高，有四个高度近似相同的 峰，峰之间的间隔为 3.2 Å。如果每个峰对应之处都 被占据一个 K+，是一种不稳定的状态，因为由于 相互作用两个 K+的最近距离不能小于 3.5 Å。由此 可以判断只有两个 K+在过滤器中，并在两个 K+之 间插进了一个水分子。K+分别占据 1，3 或 2，4 的 位置。当一个外部的 K+进入过滤器时，在另一端将 会有一个 K+离开。K+处在 1，3 或 2，4 状态时，每 一个 K+是处在一个有 8 个氧原子组成的长方体盒子 的中央，在抗生无活性菌中观测到了这种结构。当 K+在 1，3 和 2，4 的转换过程中，则处在八面体结 构中央，4 个来自过滤器的氧原子在一个平面，而 水分子的氧原子则在八面体的顶端，这种配位结构 也在缬氨霉素中被观察到。在洞穴处只有一个 K+ （见图 5）。 图 6 在不同的 K+浓度下生长的 K+通道一维的电子密度 Filter position / Å  (a) (b)