人體由細胞組成，細胞中不斷發生各種過程。其中一些過程通過運輸鉀離子的鉀通道在細胞膜上進行。這些通道在調節細胞生長、感覺過程和神經肌肉興奮性等重要生理過程中發揮著核心作用。

本研究分析了 TREK 通道，該通道屬于雙孔結構域鉀通道亞家族。TREK 通道存在于心血管系統以及中樞和周圍神經系統中。導致這些通道功能喪失的突變可導致缺血(血流減少)、癲癇和抑郁癥等疾病。因此，TREK 通道被認為是藥物開發的有希望的目標。蛋白激酶 A、C 和 G 調節的磷酸化在涉及 TREK 通道的生理過程和疾病中起著至關重要的作用，例如炎癥條件下的痛覺過敏和抑郁癥的發展。磷酸化是指磷酸基團與蛋白質的附著，這是信號轉導所必需的基本生化過程，信號通過一系列過程和相互作用進行傳輸。

FMP“結構化學和計算生物物理學”研究小組負責人 Han Sun 教授表示：“然而，磷酸化如何影響 TREK 通道活性尚未完全了解，這使藥物開發變得復雜。”研究人員與她的團隊以及來自基爾大學的合作者一起，對這一機制進行了仔細的研究，這些合作者致力于實驗驗證。

磷酸化和其他外部刺激由 C 末端區域的 TREK 通道識別，而通道的打開和關閉主要由選擇性過濾器控制。通道內的這個特定區域決定哪些離子可以通過。“只有通過這兩個區域的相互作用才能決定離子是否可以通過。然而，選擇性過濾器和 TREK 通道的 C 末端區域并不相鄰，這種相互作用如何通過長距離耦合起作用以前是未知的，”Han Sun 團隊的博士生、本研究的第一作者 Berke Türkaydin 報告說。FMP 的研究人員分析了通道的動力學，并研究了蛋白質在納秒到微秒的時間尺度上磷酸化過程中的移動方式。他們使用了大規模和時間密集的分??子動力學模擬，并結合了功能電生理學驗證。“我們的工作使我們能夠詳細闡明這兩個重要功能是如何耦合的，并證明磷酸化在 TREK 通道的開啟和關閉中起著核心作用，”Han Sun 教授說。研究人員證實，這兩個關鍵功能通過兩種途徑相互關聯，并確定了介導這種耦合的幾種關鍵相互作用。這些見解凸顯了蛋白質動力學在許多不同生物過程中的核心重要性。

下一步是開發和優化新的小分子調節劑，以便更好、更具體、更有效地抑制或激活 TREK 通道。這項工作對于開發治療 TREK 通道功能受損疾病的療法可能具有重要意義。

人體由細胞組成，細胞中不斷發生各種過程。其中一些過程通過運輸鉀離子的鉀通道在細胞膜上進行。這些通道在調節細胞生長、感覺過程和神經肌肉興奮性等重要生理過程中發揮著核心作用。

本研究分析了 TREK 通道，該通道屬于雙孔結構域鉀通道亞家族。TREK 通道存在于心血管系統以及中樞和周圍神經系統中。導致這些通道功能喪失的突變可導致缺血(血流減少)、癲癇和抑郁癥等疾病。因此，TREK 通道被認為是藥物開發的有希望的目標。蛋白激酶 A、C 和 G 調節的磷酸化在涉及 TREK 通道的生理過程和疾病中起著至關重要的作用，例如炎癥條件下的痛覺過敏和抑郁癥的發展。磷酸化是指磷酸基團與蛋白質的附著，這是信號轉導所必需的基本生化過程，信號通過一系列過程和相互作用進行傳輸。

FMP“結構化學和計算生物物理學”研究小組負責人 Han Sun 教授表示：“然而，磷酸化如何影響 TREK 通道活性尚未完全了解，這使藥物開發變得復雜。”研究人員與她的團隊以及來自基爾大學的合作者一起，對這一機制進行了仔細的研究，這些合作者致力于實驗驗證。

磷酸化和其他外部刺激由 C 末端區域的 TREK 通道識別，而通道的打開和關閉主要由選擇性過濾器控制。通道內的這個特定區域決定哪些離子可以通過。“只有通過這兩個區域的相互作用才能決定離子是否可以通過。然而，選擇性過濾器和 TREK 通道的 C 末端區域并不相鄰，這種相互作用如何通過長距離耦合起作用以前是未知的，”Han Sun 團隊的博士生、本研究的第一作者 Berke Türkaydin 報告說。FMP 的研究人員分析了通道的動力學，并研究了蛋白質在納秒到微秒的時間尺度上磷酸化過程中的移動方式。他們使用了大規模和時間密集的分??子動力學模擬，并結合了功能電生理學驗證。“我們的工作使我們能夠詳細闡明這兩個重要功能是如何耦合的，并證明磷酸化在 TREK 通道的開啟和關閉中起著核心作用，”Han Sun 教授說。研究人員證實，這兩個關鍵功能通過兩種途徑相互關聯，并確定了介導這種耦合的幾種關鍵相互作用。這些見解凸顯了蛋白質動力學在許多不同生物過程中的核心重要性。

下一步是開發和優化新的小分子調節劑，以便更好、更具體、更有效地抑制或激活 TREK 通道。這項工作對于開發治療 TREK 通道功能受損疾病的療法可能具有重要意義。