研究突破概述 - 研究团队首次从头设计出功能性的电压门控阴离子通道dVGAC，该通道具有独特的结构和工作机制 [2][3] - 设计的dVGAC在小鼠模型中有效抑制神经元电活动，标志着AI驱动的生物分子设计向实际应用迈出关键一步 [3] - 该成果于2025年10月16日发表于国际顶尖学术期刊《Cell》 [2] 技术设计与创新 - 采用全新的15螺旋五聚体结构设计，每个亚基由三个螺旋通过两个短环连接，形成漏斗状内环结构，可对孔道孔径进行多样化调控 [10] - 在孔道内引入精氨酸收缩结构，这些带正电残基既作为电压传感器，又作为氯离子选择性过滤器，其侧链能发生电压驱动的构象变化以控制通道开关 [12] - 该设计的工作机制与自然界中任何已知离子通道都不同，实现了创新性的精氨酸门控 [16][17] 实验验证与性能 - 全细胞膜片钳实验显示，dVGAC表现出时间和电压依赖的电流，具有强烈外向整流特性，在+120 mV时电流达到2348±166 pA [14] - 高分辨率冷冻电镜结构显示，dVGAC的结构与设计模型高度吻合，Cα RMSD仅为1.09 Å [14] - 通过突变可调节通道特性，例如R165D变异体（dVGAC1.0）的电流-电压曲线向左移动约20 mV，使其在更低电压下即可被激活 [19] 应用前景与行业意义 - dVGAC1.0在小鼠中央杏仁核的特定神经元中表达后，能显著降低神经元兴奋性，减少放电频率，为神经调控提供了新工具 [20][21] - 该研究开辟了定制化跨膜蛋白设计的新时代，未来可能设计出响应特定配体或物理刺激的跨膜蛋白，用于检测生物标志物、调控膜电位及治疗疾病 [23] - 具有简单结构和高度可调特性的设计蛋白，相比天然离子通道更适应各种应用需求 [23]