2014 (1)
2019 (78)
这两天关于心脏病谈得火热， 特别介绍自然杂志八月份的一篇论文（文献1）, 该论文阐述了一个重要的心肌细胞膜蛋白的结构功能, 为进一步医学应用打下基础. 本文介绍该论文的成果，并涉及我们熟悉的两个人物和两个诺贝尔奖.
一, 心肌细胞的钙离子自嗨
心脏有20亿个心肌细胞, 这些细胞协调作战, 保证正常心跳, 为人体提供血液, 氧气与养料. 心肌的协调作战很复杂. Khan Adademy的这个视频介绍了心肌的运作机理. 这里只简短介绍与论文最有关的知识.
心肌细胞工作需要钙离子在瞬间增加千倍, 这不是能简单地从细胞外获取的. 于是自然界就发明了自嗨的这个机制, 学名是 : Calcium Induced Calcium Release. 大致过程是: 少量钙离子因受刺激进入细胞, 引发细胞内的肌质体（Sarcoplamic Reticulum) 从细胞内大量释放钙离子。 这是钙离子自导自演的释放，所以叫自嗨。 自嗨是通过受到外来钙离子的Ryanodine receptor这个离子通道完成（同学们，是否似曾相识呢？）。 Ryanodine receptor大开闸门， 大量释钙，使心肌细胞内的钙浓度瞬间增加千倍以上。
然而钙离子不能总是自嗨，否则心肌就会永远处于收缩紧张的状态。为了有张有弛， 肌质体必须回收并防止钙离子的继续流失。 一种叫钙调蛋白 （Calmodulin)在这个过程中，起到了重要作用。
二 论文成果。
该论文用冷冻电镜(Cryo-EM) 展示了钙调蛋白(CaM)与Ryanodine receptor(RyR2)在八个条件下的结构， 并阐述了钙调蛋白(CaM)对Ryanodine receptor(RyR2)的调节作用。 这两个蛋白的相互作用的失常，会导致心力衰竭（Heart Failure).
如下图所示：当钙离子外来户来到细胞内刺激了RyR2的打开通道， 肌质体内钙大量离子流入细胞浆内。这时钙调蛋白不起作用（注：这与骨骼肌细胞不同）。 当细胞浆内钙离子浓度达到一定高度时， 钙调蛋白变形，并改变了与钙离子通道结合的位置，促使钙离子通道变形，关闭了通道。 论文在分子水平上，详细地描述了蛋白的结构变化，非常有趣，我在此不再详述。 有兴趣的读者请读论文，会给你的感恩节带来一种不同的快乐。
三 不要搞混了老花镜。
不知读者是否猜到，该论文是小颜同学团队做出的成果。 实际上小颜同学普林斯顿网站上描述的研究方向正是用冷冻电镜。也就是说小颜同学在x射线晶体衍射成功之后，早已步入了新领域。 从网上搜来的未发表的论文看， 小颜团队不但已掌握了冷冻电镜技术，并提出了改进方案（文献２）。
请注意不要把冷冻电镜与庄小威同学的荧光显微镜搞混。 冷冻电镜是研究分子结构的工具， 该技术与2017年获得诺贝尔化学奖。荧光显微镜是用来直接观测分子在细胞内的位置与运动。 该技术于2014年获得诺贝尔化学奖。 两项技术的目的与手段是不同的。
四， 文献。
１。Deshun Gong, …, Nieng Yan Nature 2019 Vol 572, pp347. Modulation of cardiac ryanodine receptor 2 by calmodulin
２。Yimo Han, Xiao Fan, Haozhe Wang, Fang Zhao, Christopher G. Tully, Jing Kong, Nan Yao, Nieng Yan， High Yield Monolayer Graphene Grids for Near-Atomic Resolution Cryo-Electron Microscopy
本文力求用最直接简明的方式解释清楚科研论文， 只拣最相关的基础知识说。
嘿嘿，先搞清事实， 我现在私人企业， 科研是业余爱好。
回复：心肌和骨骼肌的确不同，尽管它们都是横纹肌，但是，心肌是不受中枢运动区支配，是不随意志为转移的，而骨骼肌却是“心想事成”。
回复：本文的论述让人不清楚到底这是科技论文，还是科普。
心肌细胞的动作电位驱使心脏的泵功能。这动作电位的过程就包含钾、钠、钙等离子在心肌细胞内外的转运过程。
回复：你的这话说得含糊，让人产生误解。应该说：小颜团队不但已掌握了冷冻电镜的使用技术，而不是掌握了冷冻电镜技术，因为那将需要丰富的电子工程学、光学、计算机等知识。
但是有一个现象我觉得很多人无法否认：苦心研究科学的人，都无法看得清大势。
有人类文明以来，所有能成就大事业的人，没有一个是钻研某项学科研究的人。