生命晶體管

從細菌到人類的細胞當中，都包含了某些蛋白質，從事類似于晶體管(Transistor)的工作。在一般晶體管中，電子在半導體當中的流動是受到電位差所控制；而在細胞當中，某些跨越細胞膜表面的蛋白質也是以電位差控制鈉、鉀、鈣等離子進出細胞。這些由蛋白質所構成的離子信道，其功能單位一般由四個蛋白質次單元所組成，每一個蛋白質次單元又由六次往復纏繞的多月生月太(Polypeptide)所構成。這種六次往復纏繞的穿越細胞膜結構常見于鈉、鉀、鈣等離子通道，其中尚包括螺旋狀(α-helix)的結構，它們對于不同電荷離子的靈敏度相當高。關于離子信道結構的研究已有多年，由于離子通道不容易形成結晶，所以其結構的決定也就益發困難。有研究者嘗試利用抗體為骨架去幫助蛋白質結晶，其所選用的蛋白質分離自一種古細菌Aeropyrumpernix，蛋白質名為KvAP，其作用是管控鉀離子進出細胞。KvAP有類似于船槳(Paddle)般的構造，這個船槳般的構造帶有電荷及具有疏水性(Hydrophobic)，當船槳揮動時可以把四個正電荷從細胞膜的一端運送至另一端。透過KvAP讓研究者對于離子信道的結構了解更多，不過事實上，以結晶方式研究離子信道的結構還是跟真實結構有差距，因為結晶形成時細胞膜會被一些接口活性分子所取代。現在還剩下的幾個問題是科學家想要知道的：(1)離子通道在細胞內部一些氨基酸的配置情形；(2)電位差傳感器(Voltagesensor)是透過怎樣的分子機制讓離子從細胞外進入細胞。