发文！颜宁团队再取进展
2023年6月17日，普林斯顿大学/清华大学颜宁及哈佛医学院Bruce P. Bean共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Cannabidiol inhibits Nav channels through two distinct binding sites”的研究论文，该研究展示了CBD在亚微摩尔浓度下以状态依赖的方式与Nav1.7通道相互作用。电生理实验表明，CBD与失活状态的Nav1.7通道结合，解离常数约为50 nM。
结合到Nav1.7通道的CBD的冷冻电镜结构揭示了两个不同的结合位点。一个位于上孔附近的IV-I孔中，另一个结合位点直接靠近重复序列III和IV之间的短连接体上的Ile/Phe/Met (IFM)基序的失活“楔形”位置，介导快速失活。与产生失活状态的直接稳定一致，该结合位点的突变残基大大减少了CBD的状态依赖性结合。该结合位点的识别可以设计出比CBD本身性能更好的化合物。
另外，2023年6月3日，清华大学/普林斯顿大学颜宁、清华大学潘孝敬及普林斯顿大学Jian Huang及Xiao Fan共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Structural mapping of Nav1.7 antagonists”的研究论文，该研究报告了使用具有代表性化学骨架的药物和先导化合物处理过的人类Nav1.7的高分辨率冷冻电镜结构，分辨率为2.6-3.2 Å
2023年1月25日，普林斯顿大学/清华大学颜宁团队在PNAS在线发表题为“Cryo-EM structure of human voltage-gated sodium channel Nav1.6”的研究论文，该研究揭示了人电压门控钠通道Nav1.6的冷冻电镜结构。该研究展示了人类Nav1.6在辅助亚基β1和成纤维细胞生长因子同源因子2B (FHF2B)存在下的冷冻电镜结构，总体分辨率为3.1 Å。整体结构表现为封闭孔隙域(PD)和所有“向上”电压传感域的失活状态。一种涉及Trp302和Asn326的保守碳水化合物-芳香相互作用，以及β1亚基，稳定了重复I中的细胞外环。除了在EM图中被分解的常规脂质外，一种前所未有的Y型密度属于一种未知分子，与PD结合，揭示了开发Nav1.6特异性阻滞剂的潜在位点。对疾病相关的Nav1.6突变进行结构定位，可以深入了解其致病机制。
大麻二酚(CBD)是大麻中主要的植物大麻素。与主要的精神活性植物大麻素δ-9-四氢大麻酚不同，CBD不会激活CB1或CB2大麻素受体，也不会显示出令人陶醉的效果。然而，CBD对神经元功能有明显的影响。大型临床试验表明，CBD对治疗几种儿童癫痫有疗效，目前已获FDA批准。在动物模型和几项小型临床试验中，CBD也被证明可以缓解疼痛。
CBD已被证明与多种蛋白质相互作用，尤其是膜蛋白，但目前尚不清楚哪些是CBD治疗癫痫或疼痛的最重要靶点。CBD的作用之一是抑制电压门控钠(Nav )通道。对于许多抑制Nav通道的药物，CBD与Nav 通道的相互作用是状态依赖性的，与通道的关闭失活状态相比，与通道的关闭静息状态结合的亲和力更高。由于Nav 通道在生理膜电位下处于静息和失活状态之间的高度电压依赖平衡状态，因此与失活通道的紧密结合减少了可通过耦合平衡机制激活的静息状态通道池，即使药物结合是与通道的关闭状态结合。
人源Nav1.7-CBD复合物的冷冻电镜结构
（图源自Nature Communications ）
经典的诱变实验揭示了局部麻醉剂(如利多卡因)和抗癫痫药物(如卡马西平和苯妥英)与Nav 通道的状态依赖相互作用的关键位点，Nav 通道是由孔隙上部区域孔壁S6段的残基形成的。随后对细菌和真核生物Nav 通道结构的测定显示，在靠近该区域的孔侧存在“开孔”，这表明疏水分子可以通过一种途径从脂膜进入结合位点——为Hille假设的“疏水途径”提供了具体的结构基础。
该研究使用冷冻电镜来确定CBD结合的Nav1.7通道的结构。出乎意料的是，含有和不含CBD的结构显示了CBD的两个不同的结合位点。一个是上孔隙的开孔，另一个是靠近区域III和IV之间的细胞内连接体的IFM基元结合的位置，通过充当“门楔”来挤压通道的细胞内门关闭，从而产生真核Nav 通道的快速时间和电压依赖性失活特性。突变CBD结合位点上的残基大大降低了CBD的状态依赖性抑制，表明CBD结合稳定失活的机制非常直接。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-39307-6
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