TRPV1 在结构上被描述为同型四聚体通道。四个亚基中的每一个都含有六个跨膜结构域(S1-S6;图 2)。每个单体链总共由 838 个氨基酸组成,氨基酸残基 433–684 形成跨膜结构域。跨膜区由六个螺旋(S1-S6)组成,这些螺旋形成电压传感器样结构域(S1-S4)和内孔区(S5-S6)。跨膜结构域 5 和 6 由疏水 S4S5 连接环连接,并参与通道孔的形成。离子通道孔由选择性过滤器和孔螺旋形成。来自螺旋 S6 底部的残基充当激活门。不同的 TRPV 亚型具有不同的孔半径,可调节通道选择性。激活配体的结合导致两个门 8 的顺序和变构耦合打开。
clc-2是一种电压门控通道,在哺乳动物组织中广泛表达。在中枢神经系统中,神经元和神经胶质中的CLC-2呈现。研究中枢神经系统中该渠道如何为正常和病理生理功能提供贡献,这引发了尚未解决的问题,部分原因是缺乏适应CLC-2活性的精确药理工具。在此,我们描述了AK-42的发育和选择,这是一种具有纳摩尔效力的Clc-2的特定小分子抑制剂(IC 50 = 17±1 nm)。AK-42在CLC-1(最接近的CLC-2 HOMolog)上显示出未经表述的选择性(> 1,000倍),并且对在脑组织中表达的61个常见通道,受体和转运蛋白的面板没有脱靶参与。通过诱变和动力学研究验证的计算对接表明AK-42与通道孔上方的细胞外前庭结合。在小鼠CA1海马锥体神经元的电生理记录中,AK-42急性和可逆地抑制Clc-2电流;对从CLC-2基因敲除小鼠采取的脑切片的影响没有影响。这些恢复将AK-42建立为研究CLC-2神经生理学的强大工具。
皮质锥体神经元的电活动由结构稳定、形态复杂的轴突树突树支持。轴突和树突在长度或口径方面的解剖差异反映了神经信息输入或输出的底层功能特化。为了正确评估锥体神经元的计算能力,我们分析了 NeuroMorpho.Org 数据库中的大量三维数字重建数据集,并量化了小鼠、大鼠或人类大脑皮层不同区域和层次的基本树突或轴突形态测量值。根据获得的形态测量数据对参与神经元电脉冲的离子总数和类型的物理估计,结合活动大脑消耗的葡萄糖所驱动的神经递质释放和信号传导的能量,支持在热力学允许的 Landauer 极限下进行高效的大脑计算,从而实现不可逆的逻辑运算。电压感应 S4 蛋白 Na + 、K + 或 Ca 2+ 离子通道 α 螺旋中的单个质子隧穿事件非常适合用作单个 Landauer 基本逻辑运算,然后通过穿过开放通道孔的选择性离子电流进行放大。这种计算门控的小型化允许在人类大脑皮层中每秒执行超过 1.2 个 zetta 逻辑运算,而不会因释放的热量而燃烧大脑。