興大解析細菌鉀離子通道蛋白結構 提供破解超級細菌新方向

〔記者蘇孟娟／台中報導〕中興大學指出，細菌會透過控制「鉀離子通道蛋白」的開啟和關閉，調節細胞內的鉀離子濃度以利存活，興大生物化學研究所副教授胡念仁團隊使用最新的冷凍電子顯微鏡技術，成功解析細菌鉀離子通道蛋白開啟和關閉狀態時的高解析度結構，有助提供破解超級細菌或人類神經性疾病的治療新方向；研究5月發表在國際知名期刊《自然通訊》（Nature Communications）。

胡念仁指出，過去雖然知道細菌的通道蛋白結合三磷酸腺苷（ATP）後會激活而開啟通道，結合雙磷酸腺苷（ADP）後會抑制關閉通道等理論，但蛋白質極小，肉眼無法觀察，始終不知相關機制；興大與中央研究院院士蔡明道合作，使用最新的冷凍電子顯微鏡技術，成功解析出細菌鉀離子通道蛋白在開啟和關閉狀態時的高解析度結構。

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此外，過高的鈉離子濃度對細胞有毒性，細胞需要鉀離子進入減輕毒性，研究另解析出鈉離子與三磷酸腺苷的結合位置，一起激活蛋白通道的開啟。

胡念仁說，過去研究藥物時，因為沒有蛋白通道的結構，空有理論，只能「盲人摸象」，以藥物分子「亂槍打鳥」，有了高解析度的蛋白結構，理論變「眼見為憑」，知道哪個環節可以「攻克」，讓藥物分子可以精準對中關鍵環節，研究者可以使用生物資訊學和人工智能，篩選可能與通道蛋白結合的抑制藥物分子堵住通道，讓鉀離子無從進入細胞，細菌在無法運輸鉀離子下死亡，將有助於設計新型抗生素，對抗細菌感染。

胡念仁說，醫界目前面臨包括金黃色葡萄球菌、鏈球菌、李斯特菌等均已有抗藥性，靠現今的抗生素殺不死，透過高解析度架構的曝光，有助更精準研究開發新藥對付「超級細菌」。

此外，透過解析出鈉離子與通道蛋白的結合位置，有助了解人類神經細胞中的類似鉀離子通道蛋白開合順序，對因相關通道蛋白功能不正常以致開合順序錯亂下所引起的不正常放電如癲癇等神經疾病，也提供治療新的思路。