有机体细胞膜中的膜蛋白种类繁多，超过3万种，但截至目前，科学家仅解析了其中约50种蛋白质的高分辨率三维结构。据最新一期《耶路撒冷邮报》报道，由以色列希伯来大学和德国马克斯·普朗克研究所联合开展的一项研究，成功揭示了名为NhaA的膜蛋白的精细结构，为理解细胞离子转运机制提供了重要线索。

细胞膜如同繁忙的交叉路口，负责调控物质进出和信号传递。由于细胞膜富含脂质，对大多数极性分子和离子难以渗透，因此膜蛋白成为细胞内外沟通的关键通道。事实上，目前超过60%的药物靶点都是膜蛋白。NhaA是一种钠/氢反向转运蛋白，广泛存在于细菌和真核细胞中，其核心功能是维持细胞内钠离子和氢离子的稳态，从而保护细胞免受渗透压和酸碱失衡的损害。

在实验中，研究人员从细菌中克隆了编码NhaA的基因，并在异源表达系统中大量生产功能活跃的NhaA蛋白。通过优化结晶条件，他们获得了高质量的蛋白质晶体，并利用大功率电子加速器产生的X射线进行衍射分析。结果显示，NhaA蛋白呈现一个宽漏斗状结构，其漏斗口朝向细胞外，而漏斗尾部则深深嵌入细胞膜内，并含有钠离子和氢离子的结合位点。

进一步的结构解析表明，NhaA的功能类似于一台分子水泵，它利用细胞内部的能量（如质子动力势）驱动构象变化，从而将钠离子泵出细胞外，同时将氢离子泵入细胞内。其漏斗状结构中的关键区域充当分子发动机，根据细胞内部的酸度（即氢离子浓度）调节转运活性，实现按需调控。这种机制对于细胞在极端环境下的生存至关重要。

这项研究由希伯来大学生命科学研究所的帕丹教授和阿乌拉罕博士，以及1988年诺贝尔奖得主、德国马普研究所的米切尔教授联合主持，并得到了德以科学基金会的资助。相关成果已发表于国际权威期刊，为膜蛋白结构生物学和药物设计提供了新的视角。