Histidines, heart of the hydrogen ion channel from influenza A virus: toward an understanding of conductance and proton selectivity

doi:10.1073/pnas.0601944103

.2006年5月2日；103(18):6865-70.

doi:10.1073/pnas.0601944103。 Epub 2006年4月21日。

组氨酸是甲型流感病毒氢离子通道的心脏：对电导和质子选择性的理解

胡军¹, 傅日强, 西村胜铃木, 李章, 欢喜周, 大卫·D·巴斯, Viksita Vijayvergiya公司, 蒂莫西·A·十字架

附属公司

PMID： 16632600
预防性维修识别码：项目经理1458985
内政部： 10.1073/pnas.0601944103

组氨酸是甲型流感病毒氢离子通道的心脏：对电导和质子选择性的理解

胡军等。美国国家科学院程序. 2006.

.2006年5月2日；103(18):6865-70.

doi:10.1073/pnas.0601944103。 Epub 2006年4月21日。

作者

胡军¹, 傅日强, 西村胜铃木, 李章, 欢喜周, 大卫·D·巴斯, Viksita Vijayvergiya公司, 蒂莫西·A·十字架

附属

¹美国佛罗里达州塔拉哈西佛罗里达州立大学化学与生物化学系，邮编：32310。

PMID： 16632600
预防性维修识别码：项目经理1458985
内政部： 10.1073/pnas.0601944103

摘要

流感病毒A同源四聚体M2 H+通道中H+电导机制的核心是一组四个组氨酸侧链。在这里，我们表明第三种咪唑的质子化与该跨膜通道的酸活化相一致，并且在生理pH值下，该通道由两种咪唑-咪唑二聚体封闭，每个二聚体共享一个低阻隔氢键。这种独特的结构成功地将一对电荷分布在低介电环境中的四个环和许多原子上，以最小化电荷排斥。这些二聚体以8.2+/-0.2的相同pKas形成，表明H+结合协同，并清楚地表明该通道具有高H+亲和力。组氨酸侧链的质子化行为已经通过在完全水合的脂质双层中的M2跨膜结构域上使用固态NMR光谱来表征，其中四聚体骨架结构是已知的。此外，多通道和单通道实验的电生理测量证实了这些蛋白结构具有功能。

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利益冲突声明

利益冲突声明：未声明冲突。

数字

**图1。**
M2蛋白跨膜结构域的质子传导。(一)M2 TM结构域的四聚体结构（蛋白质数据库条目1NYJ）对应于残基Ser-22–Leu-46。在该横截面图中，四个TM螺旋的部分被图示，四个His-37和Trp-41残基分别以红色和黄色突出显示。(b条)M2TM结构域负载囊泡的多通道电生理实验。缬氨霉素产生驱动H的电压梯度⁺被小泡吸收。羰基氰化物米-添加氯苯腙来激活那些没有M2TM域通道活性的囊泡。(*c（c）*)在100 mV和23°C条件下，从M2 TM结构域（0.3 mg/ml）在磷酸盐缓冲液（pH 7）中混合脂质体（5.7 mg/ml）中传递到50 mM甘氨酸（pH 2.3）中浸泡的脂质双层的单通道电流。电导研究的更多细节见*支持方法*.

**图2。**
三十兆赫¹⁵全水合1,2-二肉豆蔻酰中M2TM结构域的N交叉极化魔角自旋核磁共振谱-锡-3-磷酸胆碱/1,2-二肉豆蔻酰钠-锡-甘油-3-磷酸甘油（4:1摩尔比）脂质体在4°C下作为pH的函数(一)¹⁵N个^δ1His-37标记的域。(b条)¹⁵N个^ε2His-37标记的结构域。化学位移与饱和溶液有关¹⁵全日空航空公司₄不_三0 ppm。≈98 ppm的微弱信号是由于来自蛋白质主干的天然丰度信号。旋转侧带标有星号。(*c（c）*)M2TM结构域中组氨酸四分体的化学状态及其相关¹⁵N共振频率。未观察到的共振标记为“N.O.”

**图3。**
pH滴定数据的光谱反褶积分析¹⁵N个^δ1交叉极化动力学校正后的His-37标记的M2 TM结构域。(一)共振强度是pH值的函数，除非非质子化氮的摩尔分数大于20%，否则无法观察到。(b条)对摩尔分数进行汇总，以概述带电[HisH⁺]与未带电的[他的]咪唑环。通过反褶积分析计算误差线。(*c（c）*)滴定曲线由下列方程式生成：*支持方法*给出了[His]/[HisH中四种组氨酸的质子化和去质子化曲线⁺]结果。

**图4。**
说明M2质子通道开放的模型。只有通道内腔的四组氨酸部分（作为蓝色圆柱体）。质子化有四个阶段：所有四种组氨酸都是中性的(一)，两次收费(b条)，三次收费(*c（c）*)和完全质子化组氨酸四分体(d日). 中性和带正电的组氨酸残基分别以绿色和黄色区分。打开状态由蓝色圆柱体中间的一个粉红色小圆柱体表示。组氨酸二聚体中的虚线表示强氢键，但这里并没有努力显示组氨酸四聚体中组氨酸的实际几何结构作为pH的函数。

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