生命晶体管

从细菌到人类的细胞当中，都包含了某些蛋白质，从事类似于晶体管(Transistor)的工作。在一般晶体管中，电子在半导体当中的流动是受到电位差所控制；而在细胞当中，某些跨越细胞膜表面的蛋白质也是以电位差控制钠、钾、钙等离子进出细胞。这些由蛋白质所构成的离子信道，其功能单位一般由四个蛋白质次单元所组成，每一个蛋白质次单元又由六次往复缠绕的多月生月太(Polypeptide)所构成。这种六次往复缠绕的穿越细胞膜结构常见于钠、钾、钙等离子通道，其中尚包括螺旋状(α-helix)的结构，它们对于不同电荷离子的灵敏度相当高。关于离子信道结构的研究已有多年，由于离子通道不容易形成结晶，所以其结构的决定也就益发困难。有研究者尝试利用抗体为骨架去帮助蛋白质结晶，其所选用的蛋白质分离自一种古细菌Aeropyrumpernix，蛋白质名为KvAP，其作用是管控钾离子进出细胞。KvAP有类似于船桨(Paddle)般的构造，这个船桨般的构造带有电荷及具有疏水性(Hydrophobic)，当船桨挥动时可以把四个正电荷从细胞膜的一端运送至另一端。透过KvAP让研究者对于离子信道的结构了解更多，不过事实上，以结晶方式研究离子信道的结构还是跟真实结构有差距，因为结晶形成时细胞膜会被一些接口活性分子所取代。现在还剩下的几个问题是科学家想要知道的：(1)离子通道在细胞内部一些氨基酸的配置情形；(2)电位差传感器(Voltagesensor)是透过怎样的分子机制让离子从细胞外进入细胞。