Potassium-selective block of barium permeation through single KcsA channels.
Potassium-selective block of barium permeation through single KcsA channels.
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DOI：
10.1085/jgp.201110684
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发表时间：
2011-10
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Miller C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Piasta KN;Theobald DL;Miller C
Ba2+ 是 K+ 的双电荷类似物，通过渗透途径中的静电稳定作用特异性地阻断 K+ 通道。 Ba2+ 块在此用作确定 KcsA 非失活突变体选择性过滤器中特定位点上各种单价阳离子的平衡结合亲和力的工具。在高浓度的外部 K+ 下，阻断时间分布是双指数的，在选择性过滤器中标记至少两个 Ba2+ 位点，与 KcsA 的含 Ba2+ 晶体结构一致。通过分析块作为细胞外 K+ 的函数，我们确定了 K+ 和其他单价阳离子在细胞外位点（可能是 S1）的平衡解离常数，从而得出在此位点结合的选择性序列：Rb+ (3 µM) > Cs+ (23 µM) > K+ (29 µM) > NH4+ (440 µM) >> Na+ 和 Li+ (>1 M)。这代表 K+ 相对于 Na+ 具有异常高的选择性，|ΔΔG0|至少 7 kcal mol−1。这些结果与选择性的其他动力学测量以及各种离子条件下 KcsA 的许多晶体结构非常吻合。
Ba2+, a doubly charged analogue of K+, specifically blocks K+ channels by virtue of electrostatic stabilization in the permeation pathway. Ba2+ block is used here as a tool to determine the equilibrium binding affinity for various monovalent cations at specific sites in the selectivity filter of a noninactivating mutant of KcsA. At high concentrations of external K+, the block-time distribution is double exponential, marking at least two Ba2+ sites in the selectivity filter, in accord with a Ba2+-containing crystal structure of KcsA. By analyzing block as a function of extracellular K+, we determined the equilibrium dissociation constant of K+ and of other monovalent cations at an extracellular site, presumably S1, to arrive at a selectivity sequence for binding at this site: Rb+ (3 µM) > Cs+ (23 µM) > K+ (29 µM) > NH4+ (440 µM) >> Na+ and Li+ (>1 M). This represents an unusually high selectivity for K+ over Na+, with |ΔΔG0| of at least 7 kcal mol−1. These results fit well with other kinetic measurements of selectivity as well as with the many crystal structures of KcsA in various ionic conditions.
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