與人類細胞中最常見的一個過程有關(guān)的一項新研究發(fā)現(xiàn)，將使我們的理解發(fā)生“范式轉(zhuǎn)變”。

　　來自鄧迪大學、馬克斯普朗克生物物理化學研究所、哥根廷大學和牛津大學的研究人員，觀察發(fā)現(xiàn)鉀通道中的離子透入并不遵循以往預測的信號通路。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《科學》（Science）雜志上。

　　鉀通道是散布于人體幾乎所有細胞類型表面的微小孔道，在腦細胞間的信號傳送中起作用，也幫助控制了我們的心跳頻率。當它們不能正常運作時，與包括神經(jīng)退行性疾病和心臟病在內(nèi)的一系列疾病存在關(guān)聯(lián)。

　　這些通道發(fā)揮高速過濾器的作用，在通道極其快速的打開和關(guān)閉中讓鉀離子通過。

　　該領(lǐng)域中以往的一種理論，是導致美國生物化學家Roderick MacKinnon獲得2003年諾貝爾化學獎的研究工作的一個組成部分。MacKinnon的研究工作提出，當鉀離子通過這一通道時被水所分開，由于高靜電排斥離子與離子之間不太可能相互接觸。

　　在這篇Science新文章中，研究小組稱發(fā)現(xiàn)了完全不同的情境，利用技術(shù)的進步他們揭示出了促進鉀離子通道運行的基本物理原理。

　　以往的研究工作檢測鉀通道的活動有可能只是通過觀測靜態(tài)或“閉合”狀態(tài)的晶體結(jié)構(gòu)。計算技術(shù)的進步現(xiàn)在使得研究人員可以觀察“運轉(zhuǎn)中”的鉀通道，從而提供更多的細節(jié)，揭示出鉀離子的運作。

　　在原子尺度上利用計算機模擬，并納入跨膜電壓，他們發(fā)現(xiàn)水并沒有和離子一樣協(xié)同轉(zhuǎn)運通過鉀通道，也并不需要水來分離鉀離子。他們發(fā)現(xiàn)成對的鉀離子穩(wěn)定地形成，然后通過了離子通道，靜電排斥驅(qū)動了這一過程驚人的效率。

　　鄧迪大學計算生物物理學和藥物發(fā)現(xiàn)系講師Ulrich Zachariae博士說：“我們的研究結(jié)果解釋了在最大可達到的物理速度下鉀離子流發(fā)生的機制，這對于神經(jīng)元的快速反應(yīng)至關(guān)重要?！?

　　“這是該領(lǐng)域的一個范式轉(zhuǎn)變。它改變了我們對于這些非常重要的離子通道運作機制的理解。這些通道極其重要，因為它們在所有細胞中活化，因此我們了解它們的運作機制至關(guān)重要?！?