在两项新的研究中，来自美国加州大学旧金山分校的研究人员首次显示了经常用于治疗癫痫和止痛的药物加巴喷丁（gabapentin）如何在细胞内发挥作用，从而为癫痫和狼疮等疾病的新的、更有效的治疗方法打开了大门。他们发现加巴喷丁如何与称为电压门控钙通道（voltage-gated calcium channel）的离子通道相互作用，这类离子通道对从心脏到大脑到肠道的众多器官的功能至关重要。相关研究结果近期发表在Nature期刊和Nature Structural & Molecular Biology期刊上，论文标题分别为“EMC chaperone-CaV structure reveals an ion channel assembly intermediate”和“Structural basis for CaVα2δ:gabapentin binding”。
加州大学旧金山分校心血管研究所生物物理学教授者Daniel Minor博士说，“加巴喷丁是一种非常重要、广泛使用的药物，但它有许多副作用，包括头晕和恶心，而且我们不了解它是如何发挥作用的。我们展示了加巴喷丁如何与钙离子通道结合，使该领域有机会设计出新一代的治疗方法。”
离子通道是控制离子---比如钙离子---进出细胞的分子孔。虽然已经开发了许多药物来打开或阻断钙通道，但是加巴喷丁与这类离子通道结合却不影响它们输送钙离子的能力，这为该药物的有效作用带来了一个谜。
(资料图片仅供参考)
为了解决这个谜团，Minor和他的同事们首先绘制了这种相互作用在三维中发生的确切位置，确认了加巴喷丁在钙通道的一个看似无害的亚基上的着陆点。不过，他们随后发现了一个奇怪的次要特征---一种月牙形的蛋白，它与钙通道的一个单独的亚基结合。重要的是，这只发生在加巴喷丁结合的亚基缺失的情况下。
在邻近的加州大学旧金山分校Balyn Zaro博士实验室的帮助下，他们发现这种新月形蛋白是一种称为内质网膜蛋白复合物（endoplasmic reticulum membrane protein complex, EMC）的蛋白。EMC于2009年被加州大学旧金山分校的其他科学家首次发现，它是一种酶，当蛋白准备安装在细胞外部时，它能将蛋白的不同部分结合在一起。Minor和他的同事们首次发现EMC正在结合部分合成的离子通道。他们意识到，加巴喷丁可能会干扰这一过程。
图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06175-5。
Minor说，“加巴喷丁会影响离子通道的生物发生，它的工作是阻止组装或做一些事情来调节细胞表面的离子通道数量。”他解释说，这反过来可能改变进入细胞的钙离子的数量，也许可以在癫痫或疼痛期间舒缓过度活跃的大脑。
Minor希望，除了离子通道的功能之外，还可以根据对离子通道结构重要性的这种新认识，开发出更广泛的治疗方法。他说，特别是对于像癫痫这样难以治疗的疾病，治疗方案越多越好。
Minor说，“我们从未能够观察到离子通道的组装，但我们如今观察到我们可以用一种对治疗疼痛非常有效的药物来干预这一过程。这开启了这一领域的大门。” （生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Zhou Chen et al. EMC chaperone-CaV structure reveals an ion channel assembly intermediate. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06175-5.
Zhou Chen et al. Structural basis for CaVα2δ:gabapentin binding. Nature Structural & Molecular Biology, 2023, doi:10.1038/s41594-023-00951-7.
