我们的细胞能够将能量和材料移动到需要它们的地方，并确保身体正常工作。但是，从单个分子的角度来看，细胞是如何实时做到这一点的呢?丹麦的一个研究小组成功地揭示了这个以前未知的世界的基本见解，通过进行第一次实验，显示分子“马达”中的单个分子的运作 - 被称为钙泵。这一发现刚刚发表在领先的自然杂志上。

现在已经有可能第一次看到车身绝对基本的“发动机舱”，并观察激活细胞运输和信号系统的离子泵。这个功能可以确保你和我以及地球上所有其他生物生物以正确的生物分子机制运作。

钙泵看起来可能不是很多。每个泵仅在每个方向上测量几纳米，百万分之几毫米，并且位于我们身体的细胞膜中。但尽管体积小，但它对生命至关重要。这个泵是我们肌肉收缩的原因，神经元可以发出信号。如果微型泵停止工作，细胞将停止通信。没有它，我们既不会动也不会思考。这就是为什么细胞使用大量的能量 - 大约四分之一的身体燃料称为ATP - 来保持泵的运转。

关于这种重要泵的结构和功能，我们还有许多事情尚不清楚。关于泵的知识对于理解体内的能量平衡和其他重要功能至关重要。

丹麦的一个研究小组刚刚发表了一项新研究，该研究首次展示了泵在单个分子水平上的作用，以及它如何确保离子向正确的方向泵送。换句话说，泵如何作为分子单行道工作。这一发现刚刚在着名的自然杂志上发表。

“这项工作代表了深入而重要的探索泵的原子结构和功能的下一步。我们现在距离了解离子泵如何确保细胞功能更近了一步。我们已经描述了它如何以前所未有的细节将离子泵出电池。这种生物物理过程基础知识的重要性只能被低估。它将对我们对生命过程以及及时治疗疾病的理解产生重大影响，“PUMPkin卓越中心和DANDRITE神经科学中心负责人Poul Nissen教授说。Nissen教授是该系列泵的世界领先专家之一，也是该论文的共同作者。

分子支持

在某种程度上，故事开始于20世纪50年代，当时Jens Christian Skou教授在奥胡斯大学开展了他的开创性工作，发现了我们细胞中的抽水功能。钙泵是Skou工作的钠 - 钾泵的近亲，他们使用类似的泵送机制。Skou的工作为他赢得了1997年的诺贝尔化学奖。从那时起，许多研究人员致力于揭示这些泵的机制和功能，包括许多在奥胡斯大学的细胞和疾病膜泵浦中心 - PUMPkin 。

新出版物中的关键见解涉及离子传输的单向性质。以前，人们认为泵送的单向性质是在富含能量的分子ATP的裂解中产生的。假设是，当ATP被切割时，泵无法回溯并改造ATP。事实证明这远非如此。

“我们已经在泵送循环中确定了一种新的封闭状态，如果钙离子来自细胞内液并且泵已经切割ATP，则泵只能进入。如果离子来自细胞周围，它就不能达到这种状态。当钙从这种状态释放出来时，它就是“不归路”。这是解释泵作为泵而不仅仅是被动通道的机制。

这种真正独特的见解基于高度先进的实验。这些实验使我们能够直接看到泵首次完成其工作，“新论文的第一作者，博士后研究员Mateusz Dyla解释说，他是该项目的主要驱动力，最初是作为他的博士项目。

如前所述，钙泵需要能量来自切割ATP分子。释放的能量转换为泵的功。这解释了在细胞内部和外部之间如何形成大的浓度梯度。浓度差异可以超过10,000倍，并且这种大的差异对于细胞之间的通信(例如神经信号传导)是必不可少的。