心脏钠离子通道与抗心律失常药物氟卡胺结合的示意图。钠离子通道图叠加在心脏图像上。下方为心电图混乱的房颤信号(左)转变为正常的心率(右)。
近日，美国华盛顿大学医学院的研究人员在原子水平上对钠离子通道蛋白的结构进行了研究，由此得到的结构信息可能会成为开发用于更好诊断、治疗心律问题药物的基础。相关论文发表在12月19日的《细胞》杂志上。
华盛顿大学医学院的药理学教授、这篇论文的通讯作者是William Catterall解释说：“心脏的钠离子通道能够引发心跳，其突变会导致致命的心律失常。”
伴随着每一次心跳，电波都在以一种紧密协调的方式控制着心脏的充盈和跳动，而电波的传播速度取决于心脏细胞膜上的微小蛋白质孔中发生的作用。比如钠离子通道，这些电压门控钠通道的激活和快速失活是维持稳定心跳等一系列电生理活动的一部分。
研究人员解释说，当钠离子通道不能正常工作时，心脏可能会出现问题，甚至出现危险的快速不协调收缩，危及生命。具体来说，NaV（拉丁语中钠的缩写，V代表电压）1.5通道起着不可或缺的作用，这些通道中的某些突变可能是致命的，因为心脏中的其他钠通道无法弥补它们的损失。这些突变会导致成人心律失常，甚至导致儿童和年轻运动员猝死。
幸运的是，许多心律失常可以通过阻断心脏钠离子通道的药物来治疗。例如，心房纤维性颤动可以用氟卡胺来进行有效治疗。在最近的研究中，研究人员想要了解像氟卡胺这样的药物是如何在心脏细胞上钠离子通道中起作用的。
为了获得钠离子通道的高分辨率三维图，科学家们使用了先进的低温电子显微镜来探索这些钠通道的重要结构特征，并将其结构与正常生理功能、功能障碍、疾病突变、毒素敏感性和抗心律失常药物的药理作用联系了起来。这为了解心脏钠离子通道的各个方面提供了蓝图，并确定了突变是如何通过多种方式破坏通道的激活，甚至是终止通道的快速失活的。
最终，研究人员获得了心脏NaV1.5通道的详细、高分辨率的结构，这个结构帮助他们阐明了NaV1.5独特且重要功能的分子基础，并为设计和开发更安全、更有效的抗心律失常药物提供关键的化学信息。
“这一标志性的钠离子通道的高分辨率结构提供了新的结构/功能见解，揭示了许多遗传性心律失常的分子机制，阐明了用于治疗心房颤动的抗心律失常药物氟卡胺的确切结合位点和阻断方式。” Catterall最后总结道。
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编译：花花
审稿：阿淼
责编：张梦
期刊来源： 《细胞》
期刊编号： 0092-8674
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-12/uowh-aav121919.php
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