基于三态跃迁模型的NaK通道跨膜输运机制的研究

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1、河北工业大学硕士学位论文基于三态跃迁模型的NaK通道跨膜输运机制的研究摘要NaK通道是目前发现的唯一一个与KcsA钾离子通道具有高度序列同源性和结构相似性，却丧失了对钠、钾离子选择性的野生型通道。自2006年该通道被结晶以来，关于其实验和理论的研究成为当前热点，本文主要对NaK通道选择性丧失的原因，其通透过程的动力学行为的描述等进行了系统、深入的理论研究。本文基于NaK通道高分辨率的三维晶体结构，着重考虑了与KcsA通道的区别。KcsA通道的保守序列为-TVGYG-，而NaK通道突变为-TVGDG-；同时分析了M0螺旋对离子通透的影响，并结合量子化学计算方法，构造了反应通道与

2、离子相互作用的位能曲线，建立了三态跃迁主方程模型，得到以下创新结果：1.阐述了NaK通道对钠、钾离子通透过程的动力学性质和电生理特性，其表征通透性机制的重要参数——通透速率与实验吻合较好。2.比较分析了钠、钾离子通透过程的动力学行为，解释了NaK通道选择性丧失的原因，得出了稳态条件下NaK通道的电压电流关系和电流随离子浓度的变化关系。3.讨论了钠、钾离子在生理条件下通透过程的暂态特征，研究了其特征时间与电压和离子浓度的关系。关键词：NaK通道，三态跃迁模型，主方程，稳态，暂态i基于三态跃迁模型的NaK通道跨膜输运机制的研究RESEARCHINGONTHETRANSMEMBRA

3、NETRANSPORTMECHANISMOFNaKCHANNELBASEDONTHREE-STATEHOPPINGMODELABSTRACTNaKchannelistheonlyonewildtypeionchannelwhichshareshighsequencehomology++andasimilaroverallstructurewiththeKcsAKchannel.ButNaKchannelcanconductbothK+andNaions.Sincethechannelwascrystallizationat2006,itsexperimentalandtheo

4、reticalstudieshavebeenhot.Wesystems,in-depthresearchedthereasonofselectiveloss,thedescriptionofitsdynamictransparentprocessandsoon.Basedonthehigh-resolution,three-dimensioncrystalstructureofNaKchannel,thispaperconsideredthedifferencesbetweenNaKandKcsAchannels.ThesignaturesequenceofKcsAchann

5、elis-TVGYG-,whileitis-TVGDG-inNaKchannel;andtheinfluenceofM0helixonionpermeationisalsoanalyzed.Inthisway,weusedquantumchemistrytheorytodrawthepotentialcurvesofionscombinedwiththeNaKchannel,builtathree-statehoppingmasterequationmodel.Theinnovativeresultsareasfollows:1.Weelaboratedthedynamics

6、propertyandelectricityphysiologypropertiesoftheprocess++thatNaandKpermeatethroughNaKchannel,theimportantparameter——transparencevelocityiswellconsistentwiththeexperiments.++2.WecontrastivelyanalyzedthedifferenceofpermeationbetweenNaandKandexplainedthereasonwhyNaKchannellosestheselectivity,an

7、dweobtainedthecurrent-voltageandconcentration-currentrelationshipsinsteadystate.++3.WediscussedthetransientprocessesofNaandKinphysiologicalcondition.Thecharacteristictime-voltageandcharacteristictime-concentrationrelationshipsarestudied.KEYWORDS:NaKchann