表明脂质栓控制K2P6.1(TWIK-2)功能的结构证据

《Nature Communications》：Structural evidence that a lipid plug controls K2P6.1(TWIK-2) function

　　

摘要

脂质对离子通道的功能至关重要，但阐明它们影响通道功能的机制仍面临挑战。在K_2P家族的漏钾通道中，有研究观察到管状结构，推测其为连接通道孔道与双层的侧向开口处的烷基链，这表明脂质可从双层进入通道并发挥调控作用。在此，我们展示了人类漏钾通道K_2P6.1（TWIK2）及其突变体在纳米盘和去污剂环境中的冷冻电子显微镜结构，发现其第一个选择性滤镜存在异常构象，且通道腔内有一对双链脂质结构（称为“脂质塞”）。每个脂质塞的链分别占据不同的结合位点，这些位点从通道腔向双层延伸。其中上部的链与先前发现的烷基链结合位点相匹配，而下部的链则与K_2P1.1（TWIK1）共有的开口处结合。这两者共同构成了一种双尾结构，用于调控每个脂质塞，从而为之前的观察结果提供了新的解释。我们还展示了将通道定向至细胞膜的K_2P6.1（TWIK2）突变体以及功能增强型的R257A突变体的封闭与未封闭状态的结构。值得注意的是，R257A突变体在封闭状态时脂质塞的位置发生了变化，这说明该残基在脂质结合过程中起着关键作用。分子动力学模拟进一步证实了脂质塞的稳定性，并强调了Arg257位点在脂质塞调控中的作用。综上，我们的数据提出了一种模型：脂质塞占据通道中央腔体是使TWIK通道失活的机制，同时也表明去除脂质塞对于形成可让离子通过的孔道十分重要。这种机制可根据细胞位置或其他因素有效限制K_2P家族通道的漏电功能。