心肌收縮是由Ca2 +進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)引起的，最初來自細(xì)胞外環(huán)境，由Cav1.2介導(dǎo)，隨后由肌漿網(wǎng)Ca2 +儲存，由RyR2介導(dǎo)。 Ryanodine受體是已知最大的離子通道，由分子量大于2兆道爾頓的同源四聚體組成。超過80％的蛋白質(zhì)折疊成多結(jié)構(gòu)域，感知與各種調(diào)節(jié)劑的相互作用，從離子到蛋白質(zhì)。 RyR2活性的精確調(diào)節(jié)對于每次心跳都是至關(guān)重要的， RyR2的異常活動與危及生命的心律失常相關(guān)。高電導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)鈣（Ca2 +）通道RyR2對于心肌的激發(fā)和收縮的耦合是必不可少的。在各種調(diào)節(jié)劑中，鈣調(diào)蛋白（CaM）以Ca 2+依賴性方式調(diào)節(jié)RyR 2。

2019年7月5日，原清華大學(xué)顏寧（清華大學(xué)第一單位）等人Nature 在線發(fā)表題為“Modulation of cardiac ryanodine receptor 2 by calmodulin”的研究論文，該研究報(bào)道了RyR2的8個冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）結(jié)構(gòu)，它們共同揭示了不同形式CaM的分子識別特征，并提供了對CaM對RyR2通道門控的調(diào)節(jié)的見解。Apo-CaM和Ca2 + -CaM結(jié)合由手柄，螺旋和中心區(qū)域形成的細(xì)長裂縫中的不同但重疊的位點(diǎn)。RyR2上CaM結(jié)合位點(diǎn)的轉(zhuǎn)變受Ca2 +與CaM結(jié)合而不是RyR2的控制。Ca2 + -CaM誘導(dǎo)各個中心結(jié)構(gòu)域的旋轉(zhuǎn)和域內(nèi)移位，導(dǎo)致PCB95和Ca2 +激活的通道的孔閉合。相比之下，ATP，咖啡因和Ca2 +激活通道的孔在Ca2 + -CaM存在下保持開放，這表明Ca2 + -CaM是RyR2門控的許多競爭調(diào)節(jié)劑之一。

L型電壓門控Ca2 +（Cav）通道由各種化合物調(diào)節(jié)，例如1,4-二氫吡啶（DHP），苯并硫氮雜卓（BTZ）和苯基烷基胺（PAA），其中許多已被用于表征通道性質(zhì)和用于治療高血壓和其他疾病。2019年5月30日，顏寧（清華大學(xué)為第一通訊單位）及吳建平共同通訊在Cell 在線發(fā)表題為“Molecular Basis for Ligand Modulation of a Mammalian Voltage-Gated Ca2+ Channel”的研究論文，該研究報(bào)告了Cav1.1與拮抗藥物硝苯地平，地爾硫卓和維拉帕米的復(fù)合物的冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）結(jié)構(gòu)，分辨率分別為2.9Å，3.0Å和2.7Å；Cav1.1與DHP激動劑Bay K 8644復(fù)合物的冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）結(jié)構(gòu)，分辨率為2.8Å。地爾硫卓和維拉帕米穿過孔域的中心腔，直接阻斷離子滲透。盡管硝苯地平和Bay K 8644在重復(fù)III和IV的界面處占據(jù)相同的位點(diǎn)，但協(xié)調(diào)細(xì)節(jié)支持以前的功能觀察。這些結(jié)構(gòu)闡明了不同Cav配體的作用模式，并為結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的藥物發(fā)現(xiàn)建立了框架。總之，結(jié)構(gòu)研究闡明了三種臨床應(yīng)用的拮抗劑和原型激動劑在原子水平上識別和調(diào)節(jié)L型Cav通道的分子基礎(chǔ)，并為大量實(shí)驗(yàn)和臨床數(shù)據(jù)提供結(jié)構(gòu)解釋。這些結(jié)構(gòu)為未來針對Cav通道病的藥物發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。2019年5月24日，顏寧及龔欣共同通訊在Nature Communications在線發(fā)表題為“Inhibition of tetrameric Patched1 by Sonic Hedgehog through an asymmetric paradigm”的研究論文，該研究報(bào)告四聚體Ptch1與Sonic hedgehog（ShhNp）的棕櫚酰化N-末端信號傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)域的冷凍-EM結(jié)構(gòu)，以4：2的化學(xué)計(jì)量比復(fù)合。該結(jié)構(gòu)顯示四個Ptch1被組織為二聚體的疏松二聚體，每個二聚體通過兩個不同的抑制界面與一個ShhNp結(jié)合，一個主要通過ShhNp的N-末端肽和棕櫚酰基部分，另一個通過ShhNp上的Ca2 +介導(dǎo)的界面。該結(jié)構(gòu)闡明了Ptch1的四聚體組裝，并提出了Hh配體的不對稱作用模式，用于抑制Ptch1的潛在膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)活性。總之，與棕櫚酰化ShhN以4：2化學(xué)計(jì)量比復(fù)合的四聚體Ptch1的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完成了Ptch1和Shh之間相互作用的分子圖譜，為將來研究Hh信號傳導(dǎo)設(shè)定了重要的框架（點(diǎn)擊閱讀）。

這也是顏寧團(tuán)隊(duì)繼2019年開年以來2篇Science后，顏寧團(tuán)隊(duì)Science背靠背同期發(fā)表2篇論文，闡述離子通道結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究領(lǐng)域又一次取得新成果。