“H的结构和功能”研究⁺/ K⁺泵突变体显示Na⁺/ K⁺《泵的机制》一书于9月出版自然通讯。研究团队包括Artigas和TTUHSC的研究生Victoria C. Young博士和Dylan J. Meyer博士;日本名古屋大学中西花代博士、大岛旭典博士、安部和弘博士;和日本横滨市立大学的西泽智宏博士。这项研究由美国国家科学基金会和CH基金会资助。

在每个人类细胞中，Na⁺/ K⁺泵输送二钾(K⁺)离子进入细胞，产生三个钠(Na)⁺)离子。这些离子的浓度梯度对于大脑、心脏和肌肉的电信号，以及所有细胞类型中营养物质的摄入和细胞内钙和质子浓度的调节都是必需的。四种Na⁺/ K⁺泵定位于不同的组织。三种Na的疾病突变⁺/ K⁺泵引起神经肌肉、认知、内分泌或心血管疾病。

两个小时⁺/ K⁺泵具有稍微不同的离子识别位点，在许多上皮的顶端表达，在那里它们运输一个质子(H⁺)从细胞中取出一个钾(K)⁺)离子。胃H⁺/ K⁺泵使胃酸化，是抗酸药物奥美拉唑的目标。非胃H⁺/ K⁺泵参与K⁺重吸收并有助于气道酸化，这是囊性纤维化病理的重要组成部分。

这两种蛋白质(H⁺/ K⁺和钠⁺/ K⁺泵)大约有70%是相同的，所以我们研究了哪些微小的差异可能导致选择性和传输离子数量的差异，”Artigas解释说。

该研究确定在非胃H内的四个位点同时替换氨基酸残基⁺/ K⁺用钠离子泵送⁺/ K⁺泵足以将一个通常为一个钾转运一个质子的蛋白质转化为一个为两个钾转运三个钠的蛋白质，这为这些蛋白质如何选择它们必须转运的离子提供了新的见解。

“据我们所知，这是第一次证明改变一种专门运输H蛋白的蛋白质⁺转化为一种蛋白质，这种蛋白质专门运输钠⁺阿提加斯说。“我们认为它可以帮助其他人对其他膜蛋白进行类似的工作，以设计Na之间选择性的类似变化⁺和H⁺。我们可以用一种方法，但我们现在试着用另一种方法:从Na出发⁺/ K⁺泵到(非胃)H⁺/ K⁺泵。”

非胃H的重要性⁺/ K⁺泵在体内的作用仍然很大程度上未知，但已知它的抑制作用可以防止囊性纤维化动物模型中的气道感染。

“除了将一种蛋白质转化为另一种蛋白质，感谢我们在日本的结构生物学家合作者，我们确定了非胃H的结构⁺/ K⁺泵，”阿蒂加斯说。“这种结构可用于开发特异性抑制剂，以有效治疗囊性纤维化患者。”

现在，阿蒂加斯和他的合作者已经成功地将非胃的H⁺/ K⁺泵入a钠⁺/ K⁺泵，他们正在尝试使用胃H⁺/ K⁺和钠⁺/ K⁺泵。

“我们还没能把胃里的H⁺/ K⁺泵入Na⁺/ K⁺泵或钠⁺/ K⁺泵入H型⁺/ K⁺以充分了解选择性机制，”阿蒂加斯说。“我们将使用非胃H的当前和未来结构⁺/ K⁺试图产生特定的抑制剂来帮助治疗囊性纤维化患者。”