鉀離子是細菌用來應對環境中滲透壓變化的關鍵電解質。細菌透過控制鉀離子通道蛋白的開啟和關閉，來調節細胞內的鉀離子濃度，從而適應不同的滲透壓環境。因此，了解這些通道蛋白的分子結構對研究細菌的生存機制非常重要。
成功解析細菌鉀離子通道蛋白KtrAB 登國際知名期刊
國立中興大學生物化學研究所胡念仁副教授及其團隊，與中央研究院的蔡明道院士合作，使用最新的冷凍電子顯微鏡技術(Cryo-EM)，成功解析細菌鉀離子通道蛋白KtrAB在開啟和關閉狀態時的高解析度結構，有助提供人類神經性疾病的治療新方向。研究結果今（2024）年5月發表在國際知名的《自然通訊》(Nature Communications)期刊。
鈉離子活化鉀離子 降低細菌細胞輕毒性
這項研究解析出枯草桿菌KtrAB通道蛋白結合ATP或是ADP的兩種分子結構，清楚揭示KtrAB如何被三磷酸腺苷(ATP)激活而開啟，又如何被雙磷酸腺苷(ADP)抑制而關閉的分子機制。更重要的是，本研究還清楚的解析出鈉離子在ATP-KtrAB蛋白的結合位置，並證實鈉離子會與ATP會一起協助KtrAB通道的開啟。
鈉離子活化鉀離子通道有其重要的生理意義，因為細菌細胞內過高的鈉離子濃度對細胞有毒性，需要鉀離子進入細胞來減輕這種毒性。由於KtrAB對細菌的存活很重要，因此細菌KtrAB的結構為開發新型抗生素提供了重要的結構資訊。
有助研發新抗生素 提供神經性疾病治療新方向
基於該高解析度的蛋白結構，科學家可以使用生物資訊學和人工智能來篩選可能與KtrAB通道蛋白結合的抑制分子，阻止細菌運輸鉀離子，從而導致細菌死亡。這將有助於設計新型抗生素，對抗細菌感染。
此外，這項研究也提供了鈉離子在激活鉀離子通道方面的作用機制，對了解人類神經細胞中的類似鉀離子通道蛋白（Na+-activated K+ channel, KNa）有重要意義，並可能對治療因KNa功能不正常所引起的癲癇、腦中風和創傷性腦損傷等神經疾病提供新的思路。
