TTUHSC的Cuello获得NIH资助以在钾通道研究中应用新方法

每个活细胞的组成都包括称为钾(K + ) 通道的高度专业化的小管道，这些管道负责 K + 离子极具选择性和快速地跨细胞膜运输。K +离子使用的独特传输机制 定义了每个活细胞的正确功能行为。这样做时，K + 转运机制有效地控制了各种非常复杂的过程，例如大脑神经元的正常电活动和人体心脏的节律性跳动。

德克萨斯理工大学健康科学中心 (TTUHSC) 医学院细胞生理学和分子生物物理学系教授 Luis Cuello 博士以研究钾通道为职业。为了继续他的工作，Cuello 最近获得了美国国家研究院颁发的为期五年的 R35 MIRA(最大化研究者研究奖)资助(“离子通道功能的综合热力学和结构表征及其脂质双层成分的调节”)健康(美国国立卫生研究院)。

MIRA 补助金不会授予特定的研究项目。相反，他们允许研究人员制定一个计划来描述他们的研究在 10 到 15 年内的发展方向，并提供一个模型来提供实现该计划的拟议框架。

对于 Cuello 来说，获得 NIH 最新资助的旅程始于 2014 年，当时结构生物学发生了一场革命(研究生物分子是如何构建的)。这场革命围绕着一种称为冷冻电子显微镜(也称为冷冻电子显微镜)的新技术的使用展开。虽然它代表了在确定生物分子结构方面向前迈出的新一步，但执行低温 EM 所需的设备非常昂贵。尽管成本高昂，但 Cuello 说许多学院和大学都投身于这项技术，主要是为了有机会解决蛋白质的结构：它们的外观、工作方式以及移动方式。

“我是一名结构生物学家，但目前，我们是一家小型机构，购买这样的设备需要大量资金，”Cuello 说。“那时候——那是 2015 年或 2016 年——我不得不重塑自己，因为我不能只是坐在那里等待并希望新玩具能够完成我的工作;我不能这样做。因此，我们开始从热力学的角度研究钾通道的功能。”

Cuello 的实验室开始研究的一个方面是钾通道离子选择性和渗透的热力学基础。为此，他们利用称为等温滴定量热法的过程来测量配体、离子和药物与钾离子通道的结合，这是 Cuello 的专业领域。

在他的部门的支持下，包括购买两台机器来进行他的热力学技术，Cuello 继续他的工作几年。当他这样做时，主流技术最终转向在人体细胞中表达人体离子通道，Cuello 发现这个过程不太理想。

“人类细胞生长非常缓慢，它们需要非常昂贵的培养基，而且这是一种耗时的方法，”Cuello 解释道。“你真的必须照看这些细胞，它们很容易被污染，所以使用该系统有很多缺点。”

Cuello 没有继续他的热力学方法或使用人体细胞，而是开始尝试在细菌中过度表达人体离子通道——在这种情况下是钾通道。他说，研究人员多年来一直尝试使用细菌，因为细菌经济、灵活、生长迅速且更容易纯化。细菌也可以大量生产，这在生物物理学研究中很重要。

“经过多次尝试——我们已经进行了将近 10 年——我们终于破解了密码，并开发了一种方法，使我们能够在细菌中表达大量的人类钾通道，”Cuello 说。“我们已经证明我们可以纯化它们并且可以大量生产它们。当我们纯化它们时，它们保留了它们的生物学功能，这为我们进行许多许多生物物理学研究打开了大门。”

使用他新开发的工艺，Cuello 申请了 NIH MIRA 资助，提议使用他的技术来靶向他现在可以在细菌中表达的几种人类钾通道。他将在资助下瞄准的渠道与癫痫、心律失常、糖尿病等疾病相关。

“通过开发这项技术，我正在为这项资助净化那些对神经系统或心脏很重要的通道，”Cuello 补充道。

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