CaCCs/TMEM16A通道离子跨膜输运机制的研究

本项目将围绕钙离子激活型氯通道（CaCCs）及其分子基础跨膜蛋白16A（TMEM16A）的离子跨膜输运开展分子生物实验与非平衡统计理论并重研究，通过重点探讨：（1）TMEM16A通道钙离子与电压双重依赖性的相互关联及作用；（2）TMEM16A通道钙离子依赖的多种激活机制；（3）CaCCs/TMEM16A通道选择性通透机制；力求对这一复杂系统的生命过程及其物理问题有更加深入的了解，期望推动生命科学与物理学，特别是生物学实验与非平衡统计理论的有机结合。

本项目围绕钙离子激活型氯通道（CaCCs）及其分子基础跨膜蛋白16A（TMEM16A）的离子跨膜输运开展分子生物实验、非平衡统计理论与分子动力学模拟的并重研究，在分子水平深入探讨：CaCCs/TMEM16A通道钙离子与电压双重依赖性的相互关联及作用；TMEM16A通道钙离子依赖的多种激活机制以及选择性通透机制；并拓展研究内容进行小分子配基PIP2调节内向整流钾离子通道（Kir）构象变化的研究，从而对这一复杂系统的生命过程及其物理问题有更加深入的了解。经过课题组全体成员的共同努力，课题研究超额完成项目计划书的既定内容，在以下方面取得阶段性成果：.（1）发表高水平学术论文15篇(SCI收录)，总影响因子为44.78。获得国家发明专利授权2项，新申请发明专利6项。.（2）项目负责人展永教授获得河北省自然科学奖二等奖1项(2012年)。.（3）项目组成员安海龙教授入选河北省突出贡献专家（2015年），获得河北省杰出青年科学基金资助(2015年)、河北省高校“百名优秀人才创新支持计划”(2014年)等荣誉称号。.（4）培养博士研究生2名，硕士研究生5名，均已顺利毕业。项目组成员陈娅斐获得“河北省优秀博士论文”(2014年)和“河北省首批青年拔尖人才”荣誉称号(2013年)。.（5）共有25人次参加国际、国内学术会议，做专题报告6次，提交会议墙报30余个。.项目在以下方面取得了创新性成果：.（1）项目组应用非平衡态统计方法首次提出CaCCs通道在细胞膜内侧自由钙离子浓度和膜电位双重因素影响下的门控机制理论模型，并综合分析了小分子配基影响下TMEM16A通道开启与闭合的动力学过程。.（2）项目组创新性阐释了TMEM16A通道门控机制的三维结构构象细节。结果发现：TMEM16A不同钙离子结合区域间具有耦合作用。.（3）项目组发展出非ATP受体依赖性筛选实验方法，改进的方法具有低细胞毒性、高灵敏度、低成本和高检出率的优点。并利用此方法筛选出来自中药天然产物小分子的TMEM16A离子通道激活剂和抑制剂各3种，并已开展相关药物作用机理的研究工作。.（4）项目组首次实现了Kir2.1通道由关闭态向开放态的一系列构象变化，揭示了小分子配基PIP2通道内部通过长程传递作用，改变通道构象，从而影响通道功能的分子机制。