尹长城教授：发表属于自己话语权的重要结构生物学成果

　　2016年09月14日讯 追沿着近年来国内学术“大神”们发表重要论文的轨迹，或多或少总是能翻出“结构生物学”这几个字，好似这已然成为了一条通道，一条通往顶级杂志的捷径。

　　就结构生物学来说，这门源自上世纪50年代DNA双螺旋结构的学科，自问世以来就令单薄的生物学生动了起来，并为之打开了一个崭新的世界，因此各国科学家趋之若鹜。中国的学者们以猪胰岛素晶体结构作为起点，近年来也在这一研究领域中开辟了一块属于自己的疆土，这不是顺理成章，也不是通往论文发表的捷径，而是在茫茫浩瀚的生命科学海洋中抓住属于自己的标杆，是通过多年来数位学者付出的努力，掌握住我们的话语权。

　　但说来容易做起来难，有时现实还会和你开玩笑，来自北大基础医学院生物物理学系的尹长城教授与中科院生物物理研究所的孙飞研究员近期取得了一项重要成果：他们应用冷冻电镜解析了钙离子激活的RyR1开放态4.2?分辨率的结构，并由此揭示了钙离子激活的RyR1长程变构的结构机制，为理解RyR相关疾病提出了新的观点。原本他们将这一重要发现投向了Cell杂志，经过两轮审稿，三位审稿人基本通过了论文稿件，但最终由于意见相左，还是未能在Cell杂志上发表，“为了让国际钙信号转导领域的科学家了解中国科学家在该领域的贡献和我们在该领域应有的话语权，”尹教授等人选择在Cell Research通过“绿色通道”发表，并在投稿后5天作为封面文章公布。

　　这项研究成果本身具有许多重要的意义，也为解释RyR通道的一些谜题带来不少新的观点。作为目前已知的最大离子通道蛋白，兰尼碱受体RyRs近年来随着技术的突破，获得了突飞猛进的进展，也成为各大顶级杂志青睐的焦点，尹教授2012年就策划了DHPR和RyR的三维结构研究，参与了RyR1三维结构解析，并与清华大学颜宁教授等合作于2015年应用冷冻电镜成功解析了RyR1关闭态3.8?分辨率的结构（发表于Nature杂志），这项最新研究在之前基础上到底取得了哪些突破，回答了什么问题，技术上有哪些值得借鉴之处呢？就此生物通特采访了尹教授。

　　兰尼碱受体（ryanodine receptor，RyR）是肌肉细胞内的钙释放通道，因它和一种植物碱：兰尼碱具有很高的亲和力与特异性，故而得名。这类受体不仅与骨骼肌疾病，心肌疾病有关，而且与哮喘等多种疾病存在关联，因此备受科学家们的关注。

　　在哺乳动物中有三种RyR蛋白，其中RyR1主要分布在骨骼肌细胞中，与位于细胞膜上的L-型钙通道（DHPR）共同决定了肌肉兴奋-收缩偶联这一关键的肌肉运动基础，如果这一过程出现异常，就会导致严重的骨骼肌及心肌疾病，比如心肌梗死等致命性疾病。

　　当肌肉细胞接受来自与神经末梢的电脉冲信号后，首先导致细胞膜去极化，激活电压依赖的L-型钙通道，之前激活的L-型钙通道产生构象变化并将构象变化通过物理耦联传递到RyR而激活RyR通道，从而引起钙离子从肌浆网中释放，引发肌肉收缩。因此揭示了DHPR和RyR的三维结构和相互作用及其调控，就能阐明肌肉兴奋-收缩耦联分子机制，由此研发促进或者抑制之一过程的临床药物。

　　最新这项研究在RyR1关闭态的基础上，应用冷冻电镜解析了钙离子激活的RyR1开放态4.2?分辨率的结构，这揭示了钙离子激活的RyR1长程变构的结构机制，发现了RyR1通道的门控机制和RyR1通道的离子选择性机制。

　　在总体分辨率达到4.9，核心区域分辨率达到4.2 ?的钙离子激活RyR1开放态结构的基础上，研究人员将RyR1开放态结构与之前获得的关闭态结构进行比较，观察到了钙离子激活的RyR1长程变构门控机制。并进一步结构分析阐明了RyR1通道的门控机制和离子选择性机制。这些工作有助于人们进一步理解肌肉的兴奋-收缩偶联，对于RyR相关疾病的认识有重要意义，也为治疗相关疾病提供了重要的结构线索。

　　同期Cell Research杂志也发表了相关点评文章，国际RyR领域结构生物学专家Filip Van Petegem评价道，这些新的研究是解开RyR谜题的一大飞跃。