A discrete electrostatic/diffusion model has been developed to describe the selective permeation of ion channels, based on ionic Coulomb blockade (ICB) and quantised dehydration (QD). It has been applied to describe selectivity phenomena measured in the bacterial NaChBac sodium channel and some of its mutants. Site-directed mutagenesis and the whole-cell patch-clamp technique were used to investigate how the value $Q_f$ of the fixed charge at the selectivity filter (SF) affected both valence and alike-charge selectivity. The new ICB/QD model predicts that increasing ${Q_f}$ should lead to a shift of selectivity sequences towards larger ion sizes and charges, a result that agrees with the present experiments and with earlier work. Comparison of the model with experimental data provides evidence for an {\it effective charge} $Q_f^*$ at the SF that is smaller in magnitude than the nominal $Q_f$ corresponding to the charge on the isolated protein residues. Furthermore, $Q_f^*$ was different for aspartate and glutamate charged rings and also depended on their position within the SF. It is suggested that protonation of the residues within the restricted space is an important factor in significantly reducing the effective charge of the EEEE ring. Values of $Q_f^*$ derived from experiments on the anomalous mole fraction effect (AMFE) agree well with expectations based on the ICB/QD model and have led to the first clear demonstration of the expected ICB oscillations in Ca$^{2+}$ conduction as a function of the fixed charge. Pilot studies of the dependence of Ca$^{2+}$ conduction on pH are consistent with the predictions of the model.


翻译:已经开发了一个离散电电解/聚变模型,以描述离子信道根据离子库封锁(ICB)和量化脱水(QD)的选择性渗透。该模型被用于描述在细菌NaChBac钠频道及其某些变异体中测量的选择性现象。现场引导突变和整个细胞补丁-斑块技术用于调查选择性过滤器(SF)固定收费的值$f$如何影响价值和均价选择。新的ICB/QD模型预测,增加离子通道的偏差值应该导致选择性序列向较大离子尺寸和电费的转移,这一结果与目前的实验和先前的工作一致。模型与实验数据的比较提供了证据,表明以超离子体蛋白过滤器(SF)的标定值$@ff美元与孤立蛋白残渣的标值相当。此外, 美元(CBCB/QD) 的演示值和谷内定值的预测值值应该导致E-ARC的精确度变化。该模型的预期值在CA2级中,该结果的精确值的精确值值值的值在CARC的精确值中,该数值的精确值的计算中,该数值的预期值在CAFSFFFFIL值的计算中,该数值的精确值的计算中,该数值的值的数值也是该值的数值的数值的数值的数值的数值的精确值的精确值的计算。

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