为配合即将进行的2013年诺贝尔奖斯德哥尔摩庆典活动，今天的《自然》新闻热点重点介绍了今年诺贝尔奖的情况，今天比较有意思的一个话题是关于科学学术发表等领域女性职员如何应对男性性骚扰的话题，今天《自然》发表的三篇长文中有其中一篇论文是关于RAS蛋白突变影响干细胞命运特殊性质。两篇是关于结构生物学，发表来自美国加州大学高分辨解析细胞膜通道如何开放关闭的结构，显然十分精彩。

蛋白质结构研究的手段主要有三种——X 射线晶体学、磁共振和电子显微术，在目前获得的近1500 个膜蛋白结构当中，90% 以上的都是由X 射线晶体学得到的。然而，随着低温电子显微三维重构技术在近5~10 年来的飞速发展，用低温电镜来观察和研究膜蛋白( 特别是膜蛋白复合体) 的结构和动态变化开始受到青睐，可以预见，在未来的5~10 年内，将会在越来越多的膜蛋白结构研究报道中出现低温电子显微技术的应用。今天《自然》两篇结构生物学研究就是采用的低温电子显微镜技术。

目标蛋白是热敏感TRPV1离子通道，这个通道全称为瞬态电压感受器阳离子通道子类V，成员1。TRPV1是一个配体门控非选择性阳离子通道，可被各种外源性及内源性理化刺激激发，如温度超过43度、pH值低、内源性大麻素、花生四烯酸、乙醇胺、N-花生四烯酰基多巴胺和辣椒素等。这一通道广泛存在于酵母到人类等多种物种，在人类存在于中枢神经和外周神经系统，在痛觉传递和调制，整合各种同疼痛信息等方面发挥重要作用。两篇来自同一研究小组的研究，一篇的重点是结构描述和热敏感位点。另一篇是研究了三种不同的激动剂是如何结合并开放该离子通道的分子细节。

瞬态电压感受器阳离子通道TRP受体家族有27个成员，每个都拥有独特的功能，大部分TRP通道包括TRPV1是钙离子弱选择性，1997年TRPV1被确定为辣椒素受体，拥有四个不同的亚单位，研究使用的蛋白分子属于被修饰的类型，分子量达到300kD(一般离子通道没有这么大的分子)。可激活开放TRPV1的物质包括辣椒素和一些毒素，如大戟属植物的辣椒辣素类似物、狼蛛毒素等。这些毒素是生物进化过程获得的对抗捕食者的工具，可以让热敏感神经激活，产生烧灼样疼痛感觉。

为解析TRPV1的结构，Liao等只采用单颗粒低温电子显微镜，充分利用多种先进技术。首先用分子生物学技术建立一种结构较小但稳定性更好的大鼠TRPV1分子，然后把纯化的TRPV1分子导入脂质体以维持通道的稳定性和水溶性，用可直接探测电子的照相机采集数据，用最先进计算机程序，通过统计学方法估计颗粒方向并计算出精确的分子结构。他们通过该技术获得8.8 Å分辨率的显微镜下分子结构，并最终获得3.4 Å局部高分辨率结构。这一结构足够识别氨基酸残基链和β折叠，可识踪蛋白的骨架多肽。过去采用该技术对TRP通道研究只能达到15–19 Å的分别率。因此这是单颗粒低温电子显微镜技术上的一次里程碑意义的研究，在使用该技术研究复杂大分子结构方面也具有划时代意义。更重要的是，该研究中高分辨率区域接近与分子中心。关于本研究发现分子周遍分辨率比较低的原因，也许是分子本身周边结构不稳定，也许是该技术本身存在的问题。这需要进一步深入研究。

本研究结果进一步确认，TRP通道和其他电压门控阳离子通道成员（如钠和钾离子通道）存在类似性的结构特征。这些离子通道都包括由两个跨膜的多个羧基氨基酸残基形成的α螺旋离子通道中心孔、一个短连接环和氨基端四次跨膜螺旋形成的电压感受位点（图1）。

                图1.TRPV1的结构模式图

TRP的S4只包括一或两个碱性氨基酸残基电压门控特征结构。从这个角度看，TRP通道和核甘酸门控通道MlotiK1存在类似性。Cao等的研究发现，该离子通道受到高温和配体激活开放时，对电压的依赖性不强。他们的研究还发现，该通道的激动剂蜘蛛毒和辣椒素存在不同的结合位点。甚至这种通道可能存在两个不同的门，这可能是该通道功能复杂的分子基础。

目前的研究并没有解释温度如何激活TRPV1的工作原理，温度调节有可能和通道分子开放和关闭的能量平衡有关系，这很难从结构分析方面获得直接证据。

研究中样本制备方法和图象处理软件对其他结构生物学研究都可以提供借鉴。这一研究对深入开展类似离子通道结构的研究具有促进作用，由于TRPV1等离子通道和痛觉的感受有密切关系，这一些研究将为人类寻找理想的镇痛药物提供重要支持。

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