四个主链羰基氧的脱水怀抱：罗德里克·麦金农 KcsA 晶体里的百倍离子筛
1998 年 4月3日 · 链霉菌 KcsA 膜蛋白晶体、高纯四聚体结晶悬滴板与含 Rb+/Cs+ 重原子同晶置换衍射同轴测角仪
你知道吗？
生命最不可思议的筛网，竟然是用四组极度苛刻的蛋白质主链氧原子，替离子模拟出一层完美的水衣裳。
生物物理学领域有一个横亘了半个世纪的“离子选择性悖论”：钾离子的水合半径比钠离子大，一个能够允许相对大尺寸的钾离子以每秒接近扩散极限（10^8个离子）飞速通过的通道蛋白，如何能做到对尺寸明显更小、更容易挤过去的钠离子拒之门外、产生超过一万倍的选择排斥比？
1998年洛克菲勒大学的罗德里克·麦金农（Roderick MacKinnon）用原子级别的真实晶体结构给出了震惊学界的完美答案。当时膜蛋白结晶被普遍认为是不可逾越的天堑，麦金农毅然放弃终身教职重新在实验台做博后学习晶体学。
他克隆纯化了放线菌KcsA膜蛋白，利用悬滴气相扩散法获得了微小但高质量的四聚体晶体，并在国家同步辐射光源收集衍射数据。在3.2 Å电子密度图上，他找到了位于孔道胞外侧的五肽保守序列（TVGYG）——“选择性过滤器”（Selectivity Filter）。
令人叹为观止的是，这套肽链将主链上的羰基氧原子严格朝向孔道中心，四个亚基对称构成四个刚性氧原子配位笼。这些羰基氧原子的间距经过自然界数十亿年的精密微调，与钾离子脱水后的水合壳完全等效，能以几乎为零的活化自由能无缝接管钾离子。