大鼠心电门控系统

p　　7月20日，生命中心颜宁研究组在《细胞》(Cell)期刊在线发表题为《来自电鳗的电压门控钠离子通道Nav1.4-β1复合物结构》(Structure of the Nav1.4-β1 complex from electric eel)的研究论文，首次报道了带有辅助性亚基的真核生物电压门控钠离子通道复合物可能处于激活态的冷冻电镜结构。该成果是电压门控离子通道(voltage-gated ion channel)的结构与机理研究领域的一个重要突破。br//pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/006bf0f0-14f4-4b4b-9249-e21d7cbe96f4.jpg" title="1.jpg" width="460" height="329" style="width: 460px height: 329px "//pp style="text-align: center "图1. 电压门控钠离子通道Nav1.4-β1复合物结构示意图/pp　　电压门控钠离子通道(以下简称“钠通道”)位于细胞膜上，能够引发和传导动作电位，参与神经信号传递、肌肉收缩等重要生理过程。顾名思义，钠通道感受膜电势的变化而激活或失活。对于可激发的细胞，细胞膜两侧由于钠离子、钾离子、钙离子、氯离子等离子的不对称分布，产生跨膜电势差。在静息状态下，细胞膜内电势低，膜外电势高，3-5纳米厚的细胞膜两侧电势差大概为-70毫伏左右。通常情况下，钠通道在细胞膜去极化状态，也就是细胞内相对电势升高时激活(即钠通道中心通透孔道打开，钠离子由高浓度的胞外侧流向胞内)，从而引发动作电位的起始 而其又具备特殊的结构特征，使之在激活的几毫秒内迅速失活，从而保证通过与钾离子通道的协同作用结束动作电位，以及由钠钾泵介导的静息电势的重建，为下一轮的动作电位产生做好准备。/pp　　真核生物的钠通道主要由负责感受膜电势控制孔道开闭进而选择性通透钠离子的α亚基和参与调控的β亚基组成。在人体中共有9种钠通道α亚型(分别命名为Nav1.1-1.9)和4种β (β1-4)亚基，特异分布于神经和肌肉组织中。由于其重要的基本生理功能，钠通道的异常会导致诸如痛觉失常、癫痫、心率失常等一系列神经和心血管疾病。至今为止，已经发现了1000多种与疾病相关的钠通道突变体。另一方面，很多已知的包括蝎毒、蛇毒、河鲀毒素在内的生物毒素以及临床上广泛应用的麻醉剂等小分子均通过直接作用于钠通道发挥作用。钠通道是诸多国际大制药公司研究的重要靶点，其结构为学术界和制药界共同关注。/pp　　颜宁研究组十年来一直致力于电压门控离子通道的结构生物学研究，取得了一系列重要成果，包括来自细菌中的钠通道NavRh的晶体结构 (Zhang et al., 2012)。而近两年更是相继报道了与钠离子通道有同源性的世界上首个真核电压门控钙离子通道复合物Cav1.1 (Wu et al., 2016 Wu et al., 2015)以及首个真核钠通道NavPaS (Shen et al., 2017)的高分辨率冷冻电镜结构，为理解真核电压门控离子通道的结构与功能提供了重要基础。/pp　　在该最新研究中，颜宁研究组首次报道了真核钠通道复合物Nav1.4-β1的冷冻电镜结构，整体分辨率达到4.0 ，中心区域分辨率在3.5 左右，大部分区域氨基酸侧链清晰可见。该蛋白来自于电鳗(Electrophorus electricus)，它具有一个特化的肌肉组织称为电板(electroplax)，在受到刺激或捕猎时能够放出很强的电流 电流产生的基础即为钠通道的瞬时激活。因而该器官富集钠通道，其序列与人源九个亚型中的Nav1.4最为接近，因此命名为EeNav1.4。值得一提的是，电鳗中的钠通道正是历史上首个被纯化并被克隆的钠通道，已经具有半个世纪的研究历史，是钠通道功能和机理研究的重要模型，因此该蛋白一直以来也是结构生物学的研究热点。/pp　　在本研究中，研究组成员利用特异性的抗体从电鳗的电板组织中提纯出Nav1.4-β1复合物，通过对纯化条件和制样条件的不断摸索和优化，获得了性质稳定且均一的蛋白样品，并进一步制备出优质的冷冻电镜样品，最终利用冷冻电镜技术解析出其高分辨三维结构。与此前解析的钠通道NavPaS相比，该结构展示了三大新的结构特征：/pp　　1)该结构中带有辅助性亚基β1，首次揭示了辅助性亚基与α亚基的相互作用方式，有助于更好的理解β亚基对钠通道功能的调控机制 /pp　　2)与钠通道快速失活相关的III-IV 连接片段的位置与之前在Cav1.1和NavPaS结构相比有一个十分显著的位移，特别是与快速失活直接相关的IFM元件插入到了中间孔道结构域的内外两层之间。这一新的结构刷新了我们之前对钠通道失活机制的理解，却与历史上大量基于电生理的突变体分析十分吻合。本论文就此提出了一个解释钠通道快速失活的新的变构阻滞机制(allosteric blocking mechanism) /pp　　3)该结构特征与预测的激活态基本吻合，极有可能揭示了首个处于开放状态的真核钠通道的结构，实属意外之喜。由于钠通道蛋白在提纯后会很快失活，理论上处于开放状态的结构是极难甚至不可能捕捉到的。进一步分析电子密度发现，有一团疑似去垢剂分子的密度堵在胞内门控区域，帮助稳定了钠通道的开放状态。因此该结构整体呈现的极有可能是完全没有预料到的激活态。这一难得的构象有助于更好地理解电压门控离子通道最基本的机电耦合机理问题(electromechanical coupling mechanism)。除此之外，该结构还为基于结构的药物设计和功能研究提供了全新的模板。/pp　　颜宁教授为本文的通讯作者。清华大学医学院博士后闫浈、医学院副研究员周强、生命学院博士生王琳、生命学院博士毕业生吴建平为本文的共同第一作者 清华大学冷冻电镜平台雷建林博士指导数据收集。本研究获得了清华大学冷冻电镜平台工作人员李小梅和李晓敏的大力支持。国家蛋白质科学中心(北京)清华大学冷冻电镜平台和清华大学高性能计算平台分别为本研究的数据收集和数据处理提供了支持。生命科学联合中心、北京市结构生物学高精尖创新中心、膜生物学国家重点实验室、科技部、基金委为本研究提供了经费支持。(来源：生命科学联合中心)/pp　　原文链接：http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30758-4/ppbr//p

强势来袭！海菲尔格科技有限公司成为芬兰Timegate公司时间门控拉曼光谱仪中国市场授权代理北京海菲尔格科技有限公司与芬兰Timegate公司于2024年初达成战略合作，正式成为其在中国地区的授权代理。芬兰Timegate公司总部位于芬兰奥卢，设计开发了全球首台商业化的可以真正分离荧光信号和拉曼信号的时间门控拉曼光谱仪。时间门控拉曼光谱技术结合了皮秒脉冲激光、时间门控装置和SPAD阵列检测器，有效屏蔽了荧光干扰，成功将荧光信号与拉曼信号分离，使得在可见光甚至高温热辐射环境下也能稳定工作，为科研工作者和工业界提供了强大的分析工具。基于市场需求，芬兰Timegate公司分别设计了适合过程在线测试、科学研究、过程控制和原位测试的一系列拉曼光谱仪，核心产品为芬兰Timegate公司面世的第三代全新时间门控拉曼光谱仪PicoRaman M3。PicoRaman ProbePro在线拉曼光谱仪是目前全球唯一一款商业化的在线时间门控拉曼光谱仪，为拉曼光谱技术带来了技术创新。与传统拉曼光谱仪相比，PicoRaman ProbePro引入了时间尺度，可分别监测拉曼光谱、荧光光谱、原始光谱的光谱信息。PicoRaman ProbePro作为PAT过程分析技术的重要手段，可以高精度实时监测过程变化，提高了测试准确度和测试结果的可靠性，在拉曼光谱领域开拓了一个新纪元。 PicoRaman Microprobe显微拉曼光谱仪是一台性能优异的研究级显微拉曼光谱仪，可以非常方便地与奥林巴斯BX、CX、MX系列显微镜联用。PicoRaman Microprobe可以方便快捷地获得物质成分的微观空间分布，获得高分辨率的三维拉曼图像。与传统的拉曼光谱仪相比，在分辨率、灵敏度、准确度、工作效率和微量样品分析等方面都有了很大提高，PicoRaman Microprobe经久耐用，可升级或定制，在多个研究领域发挥日益重要的作用。 PicoRaman M3原位拉曼光谱仪基于模块化设计，除了可以配备ProbePro Mini探头和Microprobe显微镜，也可以配备SampleCube全自动拉曼样品台和MicroPlate HTS高通量样品全自动测试系统。不管是粉末样品，还是液体样品，亦或是大面积固体样品，SampleCube都可以轻松实现激光聚焦，提供有代表性的数据。MicroPlate HTS高通量样品全自动测试系统可以实现自动筛选样品、自动聚焦、自动测试，大大提高了工作效率。PicoRaman M3在材料表征、有机化学反应过程监测、结晶过程监测等领域都有广泛应用，可以帮助我们理解反应机理、优化反应条件、模拟反应过程、进行定性定量分析等。 芬兰Timegate公司时间门控拉曼光谱仪基于全球领先的拉曼光谱技术，产品面世便获得了诸多顶尖专家的认可，在制药、生化、发酵、材料表征、地质、矿产、环境保护、刑侦分析、珠宝鉴定、血液、细胞、食品、医学等领域都有广泛和成熟的应用。北京海菲尔格科技有限公司始终致力于提升中国的研究机构和企业的研发效率和自动化水平，提供全球一流的研发设备和实验室仪器。北京海菲尔格科技有限公司与芬兰Timegate公司达成战略合作，将全球最先进的时间门控拉曼光谱技术引进国内，服务于中国用户，我们会一如既往地提供专业、细致和全面的技术支持和服务，感谢您的关注和支持，欢迎垂询！

拉曼光谱因其应用场景非常广，已经成为各实验室不可或缺的设备。但拉曼光谱在很多应用场景下存在一个痛点：荧光干扰！而时间门控拉曼光谱可解决该“硬骨头”问题，克服传统生物样品检测荧光干扰中的难题，极大地拓展拉曼的相关应用。那么时间门控拉曼光谱在应用层面有哪些优势？发展前景如何？当前的产业化情况如何？日前，仪器信息网编辑就以上问题特别采访了广东大湾区空天信息研究院王振友研究员。另辟蹊径：从太赫兹到时间门控拉曼光谱采访过程中，我们了解到王振友研究员目前主要从事时间门控拉曼光谱等相关光谱仪器研究工作。但据了解，王振友研究员最初是做太赫兹技术研究的，那么，为什么会从太赫兹转向了拉曼的研究呢？王振友研究员介绍说，太赫兹光谱技术是一个较新的技术方向，近30年得到快速发展。太赫兹波段有其独特的优势，例如科研工作者可获得各种物质在太赫兹波段的吸收谱。但在实际应用过程中也存在一些局限，如因是新的波段，不能和传统光学共享成熟的光学部件和探测器，导致设备昂贵。另一方面，因为太赫兹在毫米波量级，在光谱的各个环节中很容易产生驻波条纹，降低探测灵敏度。基于此，他们考虑如何在获得太赫兹能级信息的同时解决以上问题。“相对于太赫兹而言，拉曼在低波数含有太赫兹方面的信息，拉曼散射也可以提取物质的指纹特征峰，同时又能克服太赫兹固有的缺陷。因此我们另辟蹊径切入拉曼，再利用时间门控拉曼光谱去除荧光干扰。”王振友研究员在采访中提到，下一步计划把时间门控拉曼光谱抗荧光功能和太赫兹波段相结合，可以研究在太赫兹波段的材料表征技术，获得高灵敏度的太赫兹波段的光谱信息。时间门控拉曼光谱仪优势凸显当前，拉曼光谱已经成为科研领域，甚至企业工厂等必备的物质表征设备。但是，很多行业在使用的过程中经常面临荧光干扰的问题。王振友研究员介绍说，与常规拉曼相比，时间门控拉曼光谱仪有两方面的优势，一是抗荧光干扰；二是采用脉冲激光，可以实现高时间分辨率的光谱研究。基于此，很多用户都渴望使用时间门控拉曼光谱仪来解决该研究痛点。谈到未来市场空间，王振友研究员说：“目前，国际上只有一家芬兰公司能够生产时间门控拉曼光谱仪。基于现在的估算，全世界拉曼光谱仪市场可能有上千亿人民币规模，预估时间门控拉曼光谱仪规模也有上百亿人民币，现在市场基本上还是空白。”推进时间门控拉曼光谱仪产业化快速发展时间门控拉曼光谱仪国产样机据介绍，目前王振友研究员团队已经成功研制了时间门控拉曼光谱仪国产样机，算是世界上第二家能够研制抗荧光时间门控拉曼光谱仪的单位。王振友研究员介绍说：“与芬兰产的仪器相比，抗荧光方面非常优异，某些性能方面甚至能够超越。下一步计划做用于科研工作的高端科研设备，更一步做便携式的产品，用于比如执法部门的毒品检测或环境污水检测等。”除了产品研发之外，王振友研究员团队也在和一些单位进行拉曼光谱的应用研究合作。目前，王振友研究员团队已经为浙江大学、中科院南海所、电子科大等很多单位提供样品测试服务。王振友研究员说：“当前首要任务是推广合作，希望有更多的人了解并使用该技术。未来要进一步解决关键部件的成本和性能提升的问题，我们将依托空天院雄厚的工程技术能力组织人力将其攻克下来。”