在人電壓門(mén)控鈉(Nav)通道的九種亞型中，由SCN9A編碼并在外周感覺(jué)神經(jīng)元中高表達(dá)的Nav1.7與疼痛綜合征有直接關(guān)系。Nav1.7的突變出現(xiàn)在許多疼痛綜合征中，包括極度疼痛障礙等。Nav1.7的精確結(jié)構(gòu)模型將有助于這一有前途的目標(biāo)的藥物發(fā)現(xiàn)。

Nav1.7-PT和Nav1.7-HS的總體結(jié)構(gòu)

真核細(xì)胞人Nav通道具有較高的序列相似性。昆蟲(chóng)、電鰻和人類(lèi)具有代表性的NaV通道的冷電鏡結(jié)構(gòu)揭示了核心α亞基的相同結(jié)構(gòu)。一個(gè)單一的多肽鏈，即α亞基，折疊成4個(gè)同源重復(fù)序列，每個(gè)重復(fù)包含6個(gè)跨膜螺旋，命名為S1-S6。每個(gè)重復(fù)序列中的S1-S4片段構(gòu)成電壓傳感域(VSD)，它附著在由S5和S6螺旋所包圍的中心離子導(dǎo)電孔域(PD)上。VSD和PD段符合在電壓門(mén)控離子通道(VGIC)超家族中流行的規(guī)范域交換組裝。S5和S6之間的序列包括選擇性過(guò)濾器(SF)，它被兩個(gè)半膜穿透的再入孔螺旋P1和P2夾在一起。四個(gè)重復(fù)序列(Asp/Glu/Lys/Ala(DEKA)中相應(yīng)的SF位點(diǎn)上的四個(gè)不同的殘基是Na選擇(21)的特征基序。

雖然α亞基本身就足以用于離子滲透的電壓依賴(lài)性門(mén)控，但它受一個(gè)或多個(gè)β輔助亞基的調(diào)節(jié)。所有四個(gè)β亞基，即β1-β4，都會(huì)影響Nav1.7的通道特性，盡管β1和β2通常與Nav1.7α亞基共同表達(dá)以進(jìn)行生物物理表征。電鰻和人類(lèi)的Nav1.4-β1復(fù)合物的結(jié)構(gòu)揭示了α與β1(17，18)之間的相互作用細(xì)節(jié)，但其他β亞基的結(jié)合模式仍有待于結(jié)構(gòu)上的闡明。

HWTX-IV和ProTx-Ⅱ的結(jié)合位點(diǎn)和潛在工作機(jī)制

在這里，研究人員報(bào)道了人源Nav1.7-β1-β2復(fù)合物與孔阻滯劑和門(mén)控改性劑毒素(GMT)結(jié)合的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，其中河豚毒素與原毒素-Ⅱ結(jié)合，Saxitoxin與Huwentoxin-IV結(jié)合，整體分辨率達(dá)到3.2 Å。除了VSDII的小位移外，這兩種結(jié)構(gòu)幾乎相同，VSDII的S3-S4連接器以類(lèi)似的方式容納這兩個(gè)GMT。另外一種原毒素-II位于VSDIV中S3-S4鏈接器的頂部。這些結(jié)構(gòu)可能代表一種滅活狀態(tài)，所有四個(gè)VSD“向上”和細(xì)胞內(nèi)的門(mén)關(guān)閉。這些結(jié)構(gòu)說(shuō)明了機(jī)械理解Nav1.7的功能和疾病的途徑，并為結(jié)構(gòu)輔助止痛藥的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

原文鏈接：

http://science.sciencemag.org/content/early/2019/02/13/science.aaw2493

2 Science：μ-圓錐毒素KIIIA阻斷人源Na通道Nav1.2的分子基礎(chǔ)

電壓門(mén)控鈉(Nav)通道負(fù)責(zé)動(dòng)作電位的快速上升，因此在細(xì)胞膜興奮性和電信號(hào)傳遞中起著至關(guān)重要的作用。NAV通道復(fù)合體通常由一個(gè)由SCNxA編碼的核心α亞基(x=1-5對(duì)應(yīng)于Nav1.1-NaV1.5，x=8-11，對(duì)應(yīng)于Nav1.6-Nav1.9)和一個(gè)或兩個(gè)輔助β亞單位組成。當(dāng)α亞基足夠用于電壓傳感和離子選擇性電導(dǎo)時(shí)，β亞基調(diào)節(jié)α亞基的膜定位，調(diào)節(jié)Na電流的峰值，改變電壓依賴(lài)性通道激活和失活的動(dòng)力學(xué)。β亞基包括一個(gè)氨基(N)末端免疫球蛋白(Ig)結(jié)構(gòu)域、一個(gè)單跨膜螺旋(TM)和一個(gè)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，β1和β3通過(guò)非共價(jià)相互作用與α結(jié)合，而β2和β4分別與α(6-10)形成二硫鍵。

人Nav1.2-β2復(fù)合物與μ-圓錐毒素KIIIA結(jié)合的冷凍電鏡分析

來(lái)自電鰻和人類(lèi)Nav1.4與β1的復(fù)合物的結(jié)構(gòu)顯示界面在這兩個(gè)物種之間是保守的。 洞察其他β亞基的識(shí)別主要來(lái)自誘變分析和個(gè)體β亞基的結(jié)構(gòu)信息。

除了β亞基外，NAV通道還受到各種動(dòng)物毒液中大量天然毒素的調(diào)節(jié)。通常有兩類(lèi)毒素，孔阻滯劑和門(mén)控改性劑毒素(GMT)。前者以胍類(lèi)神經(jīng)毒素河豚毒素(TTX)和Saxitoxin(STX)為例，直接阻斷離子電導(dǎo)。后者通常是長(zhǎng)度從幾個(gè)殘基到幾十個(gè)殘基的肽，與電壓敏感域(VSD)結(jié)合，改變通道的電壓依賴(lài)的門(mén)控特性。一些肽類(lèi)毒素，例如從錐形蝸牛中鑒定出的μ-圓錐毒素，也起著孔隙阻滯劑的作用。與小分子孔道阻滯劑相比，肽類(lèi)阻滯劑具有更嚴(yán)格的NaV亞型特異性，因此由于NAV通道的病理生理意義，代表了藥理學(xué)意義的線索。

肽類(lèi)毒素與NaV通道的結(jié)合方式不同

昆蟲(chóng)Nav通道NavPaS的結(jié)構(gòu)與TTX、STX和GMT，Dc1a相互配合，揭示了這些具有代表性的毒素的識(shí)別和作用方式的分子基礎(chǔ)。在本文中，我們介紹了β1和β2亞基的配合物Nav1.7的結(jié)構(gòu)，以及(1)GMTs Pro毒素II(ProTxII)和TTX(Nav1.7-PT)和(II)Huwentoxin-IV(HWTX-IV)和STX(Nav1.7-HS)的結(jié)構(gòu)。然而，關(guān)于NAV通道與肽類(lèi)孔阻滯劑之間的分子識(shí)別，還沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)信息。

在這里，研究人員報(bào)告了在輔助亞基β2存在下，人源Nav1.2與肽類(lèi)孔阻滯劑μ-cono毒素KIIIA結(jié)合的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)到3.0 Å。β2的免疫球蛋白(Ig)結(jié)構(gòu)域通過(guò)二硫鍵與孔隙結(jié)構(gòu)域的肩部相互作用。16-殘基KIIIA在重復(fù)I至Ⅲ中與胞外段相互作用，將Lys 7置于選擇性過(guò)濾器的入口。許多相互作用的殘基是Nav1.2特有的，揭示了KIIIA特異性的分子基礎(chǔ)。該結(jié)構(gòu)為NaV通道特定亞型阻滯劑的合理設(shè)計(jì)建立了一個(gè)框架.

原文鏈接：

http://science.sciencemag.org/content/early/2019/02/13/science.aaw2999