4月21日，深圳医学科学院和深圳湾实验室特邀美国国家科学院院士、芝加哥大学机械可及性中心主任 Eduardo Perozo 教授，带来题为Voltage Sensing and Electromechanical Coupling in Ion Channels and Enzymes （离子通道和酶中的电压感应与机电耦合机制）的精彩报告，本场报告由深圳湾实验室特聘研究员张洋主持。
电压传感与门控机制：从经典模型到前沿进展
Perozo教授以电压依赖性离子通道的“广义门控循环”为切入点，系统阐述了离子通道从静息态到激活态、失活态的动态过程。他提到，自20世纪50年代霍奇金与赫胥黎提出动作电位模型以来，电压传感器（S4螺旋）的电荷移动与通道开闭的耦合机制始终是研究核心。通过解析Shaker钾通道、HCN超极化激活通道及BK钙激活钾通道等典型体系的结构，其团队揭示了不同离子通道在电机械耦合中的多样化策略：
Shaker钾通道：S4螺旋通过电荷位移触发S6螺旋的旋转，形成疏水性“门控屏障”，其开闭机制依赖电荷与反电荷的静电相互作用。
HCN通道：S4运动方向与通道开闭极性相反，独特的长S4螺旋设计使其在超极化状态下通过铰链弯曲实现门控。
BK通道：整合电压与钙信号的双重调控，S4运动与钙结合域构象变化协同作用，揭示了跨膜电位与化学信号耦合的分子基础。
Perozo教授特别强调，近年来冷冻电镜技术的“分辨率革命”推动了静息态结构的解析，使得研究者首次能在跨膜电场存在下观测电压传感器的构象变化。“这一突破为理解通道在生理环境中的动态行为提供了全新视角。”
结构生物学与工程化改造：从基础到应用
团队通过静电改造（electrostatic engineering）对电压敏感磷酸酶（Ci-VSP）进行定点突变，成功将通道激活电压偏移70-100毫伏，证实局部电场对门控电荷移动的关键影响。此外，针对植物Kat1钾通道的研究揭示了非域交换（non-domain swap）通道中S4螺旋与C-linker的机械耦合机制，为设计新型生物传感器奠定基础。
跨学科对话：从神经元到细菌的演化启示
在问答环节，听众围绕电压传感的分子机制、人工智能在结构解析中的应用及离子通道的演化意义展开热烈讨论。Perozo教授指出，电压依赖性通道的保守性跨越数十亿年，“从人类神经元到土壤细菌，相似的物理化学解决方案揭示了自然选择的精妙”。针对AI技术，他认为“结构生物学正步入‘分子药理学时代’，未来将聚焦于解析更多通道靶点，为精准医疗开辟道路”。
