离子通道是细胞膜上的具有亲水孔道的一类疏水膜蛋白，能选择性通透不同离子(如：K等）。跟着跨膜离子活动而使得通道地点膜两头的跨膜电位产生显着的改变，然后完成神经传导，肌肉缩短，或细胞表里离子平衡。电压门控离子通道的孔道敞开与封闭受细胞膜两头的膜电位调理。不同离子通道受膜电位影响的方法不一样，包含去极化（depolarization膜内电压高于膜外电压） 或超极化（hyperpolarization膜外电压高于膜内电压）调理。

  钾离子是植物生命过程中的要害元素，在植物的生长发育及各种生理过程中起至关重要的效果。植物使用细胞膜外表的钾离子通道进行钾离子吸收或许外排，然后保持体内钾平衡并完成生理功能调理。KAT1是表达于拟南芥叶片气孔捍卫细胞（guard cell）中的钾离子通道。研讨标明KAT1是一种电压门控的内向整流钾离子通道，介导K+内流，引起气孔胀大和敞开，在调理植物叶片外表气孔孔隙改变中起要害效果。

  KAT1归于一种较为稀有的超极化激活-内向整流离子通道（hyperpolarization inward rectifying K+channel）。与典型的去极化激活K+通道比较，KAT1具有一起的反向电压依赖性：去极化导致通道封闭，超极化导致通道敞开，并敞开K+向内活动（高等动物中电压门控K+通道一般为外向整流K+离子通道）。现在，超极化激活的内向整流离子通道的研讨十分少，其一起门控特性的结构机制依然不行清楚。

  结合KAT1的膜片钳电生理和KAT1冷冻电镜结构数据标明，KAT1的S4, S5跨膜螺旋之间的linker结构与S6螺旋后端的C-linker结构之间有较为安稳的相互效果，在超极化条件下，S4螺旋向细胞膜内滑动，推进S6螺旋，然后翻开通道。该作业提醒了KAT1与经典钾离子通道之间的结构相似性以及差异，为说明离子通道的门控机制，特别是超极化激活的内向整流K+通道的物理化学机制供给了新的头绪。

  本作业由中国科学技术大学生命学院博士研讨生李思宇，杨帆，张勇及特任副研讨员孙德猛等一起完成，田长麟教授，张隆华副教授，孙德猛特任副研讨员辅导本项作业，并作为本文的一起通讯作者。本研讨作业得到了国家自然科学基金，科技部严重研讨方案，科学院先导专项等的经费支撑。值得一提的是，本项作业还在评定期间，芝加哥大学Eduardo Perozo课题组5月27日在Nature宣布了同一个蛋白的冷冻电镜结构，并提醒与本项作业相似的超极化激活机制 (。本项作业通过评定后，于8月14日被国内杂志Cell Research接纳，9月8日揭露发布（）。