Nature文章识别钙泵内部工作机制？

钙泵每个方向只有几纳米长，存在于细胞膜中。然而，尽管它很小，却是生命的必需品。钙泵是我们的肌肉能够收缩，神经元能够发出信号的原因。如果这个微小的钙泵停止工作，细胞之间的交流就会停止。这就是为什么细胞消耗如此多的能量——大约是体内称为ATP的燃料的四分之一——来维持这些钙泵的运转。

我们对这个重要的钙泵的结构和功能仍然知之甚少。了解这种钙泵对于了解体内的能量平衡和其他重要功能至关重要。

在一项新的研究中，来自丹麦、美国和英国的研究人员首次展示了钙泵如何在单分子水平上工作，以及它如何确保离子被单向泵送。相关研究成果发表在2017 116 10月的《自然》杂志上，题目是《单分子fret揭示的P型ATP酶转运动力学》。这篇论文的作者是丹麦奥尔胡斯大学的保罗·尼森和美国康奈尔大学的斯科特·c·布兰查德。

分子基础

这项新研究的一个关键观点涉及单向离子传输。在此之前，人们认为钙泵的单向转运是通过切割富含能量的ATP分子产生的。这个假设是，当ATP被切断时，钙泵不能再回去重新形成ATP。事实证明，这个假设是不正确的。

论文的第一作者Fellow Mateusz Dyla博士说，“在泵送循环中，我们确定了一个新的封闭状态，只有当钙离子来自细胞内液体时，这个钙泵才能进入这个泵送循环并切割ATP。如果钙离子来自细胞所处的环境，那么钙泵就无法进入这种关闭状态。钙离子从这种状态释放出来，就处于只能进不能退的状态。正是这种机制解释了这种钙泵的作用是泵，而不仅仅是被动运输离子通道。这种独特的见解是基于高度先进的实验。这些实验让我们第一次观察到这个钙泵执行它的功能。”

这个钙泵需要能量，能量是从它对ATP分子的裂解中获得的。释放的能量转化为钙泵的运转。这解释了细胞内外存在非常大的浓度梯度。这个浓度差可以超过654.38+0万倍，这个巨大的浓度差对于细胞间的通讯(如神经信号转导)非常重要。