KCNQ1通道突變致病機制及乙醇作用的研究.pdf

1、離子通道是一種能夠調節(jié)細胞膜兩側離子流的融合蛋白，它是神經、肌肉和其它組織細胞膜興奮的基礎，也是生物電活動的基礎。鉀離子通道是迄今為止類型最多的一類離子通道，它們廣泛地分布于骨骼肌、神經、心臟、血管、氣管、胃腸道、血液、內分泌和腺體等細胞。KCNQ基因編碼的鉀離子通道家族是電壓門控鉀離子通道的一個重要分支，在心臟中大量表達，在內耳也有分布。KCNQ1及其輔助亞基minK形成的KCNQ1/minK復合體能夠產生延遲外向整流鉀電流IKS，該

2、電流幫助終結心肌細胞中的動作電位，KCNQ1基因若發(fā)生突變，就會引起該通道的功能紊亂，從而引起心臟長QT綜合征，即LQTS，最終導致嚴重的心律不齊，室顫甚至心臟休克。目前發(fā)現(xiàn)許多疾病與KCNQ基因突變或其編碼的鉀離子通道功能失調有關，鑒于這些原因，弄清楚KCNQ1通道的相關特性，無論對于離子通道學，還是臨床醫(yī)學都會具有很大的貢獻。
　　 本文在HEK293細胞上研究了KCNQ1突變基因L191P導致LQT1的機制。在KCNQ1基

3、因中有超過100種突變是引發(fā)1型LQTS（LQT1）的主要原因，有報道發(fā)現(xiàn)，位于191位點的亮氨酸突變L191P能夠直接引發(fā)LQT1，該突變點位于KCNQ1基因的S2-S3連接區(qū)域，大約有16％的LQTS突變點位于該區(qū)域中。在電生理實驗結果中，我們發(fā)現(xiàn)L191P/minK產生的電流遠遠小于正常的WT/minK的電流，電流-電壓（IV）曲線中顯示L191P/minK的電流減少到WT/minK的電流的一半以下，但是電導-電壓（GV）曲線中顯

4、示沒有明顯的變化。在免疫熒光成像結果中，我們卻發(fā)現(xiàn)L191P使得正常的KCNQ1蛋白上膜量大大降低，因此推斷該突變通道因上膜量劇烈變化使得心肌鉀電流Iks大大減小，從而影響動作電位復極化，導致LQTS的產生。
　　 為了更進一步了解這種上膜量的變化原因，我們將這個點的氨基酸殘基Leu突變成疏水性不同的氨基酸（Phe>Leu>Val>Trp>Ala>Pro>Lys>Asp），發(fā)現(xiàn)這些突變隨著其疏水性的減弱，其上膜能力也逐漸減弱。通

5、過建立EM模型，我們歸納出這一規(guī)律遵循的波爾茲曼公式，應用于因能量變化而改變膜蛋白上膜效率的情況。同時，通過建立二項式分布模型，我們解釋了dominant-negative效應的存在是LQT1表型存在的本質。
　　 本文還在非洲爪蟾Xenopus laevis卵母細胞上研究了乙醇（酒精）阻斷KCNQ1通道的機制。乙醇對人體具有廣泛的藥理學影響，研究者們知道乙醇對腦、心臟和肝臟等的功能會產生不良影響，但不了解它起作用的機制。我們通

6、過雙電極電壓鉗檢測，結果表明乙醇能夠特異性阻斷Iks電流，與其類似的其它直鏈烷醇亦能夠阻斷該通道，而且烷醇鏈長越長，相同濃度下阻斷能力越強。這種阻斷效果不僅具有電壓依賴性，還同時兼具關閉態(tài)阻斷和開放態(tài)阻斷的特點，說明酒精阻斷KCNQ1通道的作用位點可能既存在于細胞外，也存在于細胞內。通過突變掃描比對，我們還發(fā)現(xiàn)KCNQ1上氨基酸Ile257在酒精等烷醇對KCNQ1通道的阻斷過程中起著重要的作用。
　　 我們還借助MedLab生物