興大發現神經性疾病治療新方向

記者徐義雄∕台中報導

鉀離子是細菌用來應對環境中滲透壓變化的關鍵電解質；細菌透過控制鉀離子通道蛋白的開啟和關閉，調節細胞內的鉀離子濃度，適應不同的滲透壓環境。中興大學生物化學研究所副教授胡念仁及其團隊，與中研院士蔡明道合作，使用最新的冷凍電子顯微鏡技術（Cryo-EM），解析細菌鉀離子通道蛋白KtrAB在開啟和關閉狀態時的高解析度結構，提供人類神經性疾病的治療新方向。研究結果5月發表在國際期刊《自然通訊》。

這項研究解析出枯草桿菌KtrAB通道蛋白結合ATP或是ADP的兩種分子結構，清楚揭示KtrAB如何被三磷酸腺苷（ATP）激活而開啟，又如何被雙磷酸腺苷（ADP）抑制而關閉的分子機制。研究清楚解析出鈉離子在ATP-KtrAB蛋白的結合位置，證實鈉離子會與ATP協助KtrAB通道的開啟。

鈉離子活化鉀離子通道有其重要的生理意義，細菌細胞內過高的鈉離子濃度對細胞有毒性，需要鉀離子進入細胞來減輕這種毒性。KtrAB對細菌的存活很重要，細菌KtrAB的結構為開發新型抗生素提供了重要的結構資訊。

基於該高解析度的蛋白結構，科學家可以使用生物資訊學和人工智能篩選可能與KtrAB通道蛋白結合的抑制分子，阻止細菌運輸鉀離子導致細菌死亡，有助於設計新型抗生素對抗細菌感染。這項研究提供鈉離子在激活鉀離子通道方面的作用機制，對了解人類神經細胞中的類似鉀離子通道蛋白（Na+-activated K+ channel,KNa）有重要意義，並可能對治療因KNa功能不正常所引起的癲癇、腦中風和創傷性腦損傷等神經疾病提供新的思路。