来源丨iNature
2023年1月25日，普林斯顿大学/清华大学颜宁团队在PNAS 在线发表题为“Cryo-EM structure of human voltage-gated sodium channel Nav1.6”的研究论文，该研究揭示了人电压门控钠通道Nav1.6的冷冻电镜结构。该研究展示了人类Nav1.6在辅助亚基β1和成纤维细胞生长因子同源因子2B (FHF2B)存在下的冷冻电镜结构，总体分辨率为3.1 Å。
整体结构表现为封闭孔隙域(PD)和所有“向上”电压传感域的失活状态。一种涉及Trp302和Asn326的保守碳水化合物-芳香相互作用，以及β1亚基，稳定了重复I中的细胞外环。除了在EM图中被分解的常规脂质外，一种前所未有的Y型密度属于一种未知分子，与PD结合，揭示了开发Nav1.6特异性阻滞剂的潜在位点。对疾病相关的Nav1.6突变进行结构定位，可以深入了解其致病机制。
电压门控钠通道(Nav)控制着动作电位的起始和传播。人类Nav通道的9个亚型，Nav1.1-Nav1.9，共享高度保守的序列，并在不同的组织中执行这一关键的生理功能。其中，由SCN8A编码的Nav1.6主要在中枢神经系统(CNS)中表达，用于神经元放电。Nav1.6的异常活动与神经系统疾病有关，以癫痫为例。
Nav1.6通道聚集在轴突起始段(AIS)，即动作电位起始位点。Nav1.6具有较高的持续电流和复苏电流，是神经元重复放电的独特电生理特性。在来自Scn8a敲除小鼠的Purkinje细胞中，持续电流和复苏电流分别减少了70%和90%，同时减少了重复放电。另一方面，突变导致的电流增加可能导致癫痫发生。Nav1.6的特异性抑制可能是开发抗癫痫发作药物(ASMs)/抗癫痫药物(AEDs)的潜在策略。
人Nav1.6-β1的冷冻电镜结构（图源自PNAS ）
Nav通道受辅助子单元的调节。四种不同的β亚基，β1到β4，调节Nav通道的细胞运输和生物物理特性。β1对于Nav1.6介导的远端AIS重复放电是必需的。成纤维细胞生长因子同源因子2 (FHF2)是另一个调节亚基家族，它通过与Nav1.6的羧基末端结构域(CTD)相互作用来改变复苏电流。两种辅助亚基的共表达增加了全细胞记录的峰值电流。
自冷冻电镜(Cryo-EM)的分辨率革命以来，人类Nav通道的7个亚型的高分辨率结构已经被解析，只有Nav1.6和Nav1.9是异常值。在这里，该研究展示了与β1和FHF2B共表达的人全长Nav1.6的冷冻电镜结构。比较结构分析揭示了第四个电压传感结构域(VSDIV)的构象移位和一个更好的糖基化位点，稳定了第一次重复(ECLI)中的细胞外环。疾病相关突变已映射到结构进行全面分析，这为潜在的抗癫痫治疗提供了见解。
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2220578120
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