KCNQ1通道突變致病機(jī)制及乙醇作用的研究.pdf

1、離子通道是一種能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞膜兩側(cè)離子流的融合蛋白，它是神經(jīng)、肌肉和其它組織細(xì)胞膜興奮的基礎(chǔ)，也是生物電活動的基礎(chǔ)。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(jīng)、心臟、血管、氣管、胃腸道、血液、內(nèi)分泌和腺體等細(xì)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(gè)重要分支，在心臟中大量表達(dá)，在內(nèi)耳也有分布。KCNQ1及其輔助亞基minK形成的KCNQ1/minK復(fù)合體能夠產(chǎn)生延遲外向整流鉀電流IKS，該

2、電流幫助終結(jié)心肌細(xì)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(dǎo)致嚴(yán)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(diào)有關(guān)，鑒于這些原因，弄清楚KCNQ1通道的相關(guān)特性，無論對于離子通道學(xué)，還是臨床醫(yī)學(xué)都會具有很大的貢獻(xiàn)。
　　 本文在HEK293細(xì)胞上研究了KCNQ1突變基因L191P導(dǎo)致LQT1的機(jī)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(bào)道發(fā)現(xiàn)，位于191位點(diǎn)的亮氨酸突變L191P能夠直接引發(fā)LQT1，該突變點(diǎn)位于KCNQ1基因的S2-S3連接區(qū)域，大約有16％的LQTS突變點(diǎn)位于該區(qū)域中。在電生理實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)L191P/minK產(chǎn)生的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)-電壓（GV）曲線中顯

4、示沒有明顯的變化。在免疫熒光成像結(jié)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(fù)極化，導(dǎo)致LQTS的產(chǎn)生。
　　 為了更進(jìn)一步了解這種上膜量的變化原因，我們將這個(gè)點(diǎn)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(yīng)用于因能量變化而改變膜蛋白上膜效率的情況。同時(shí)，通過建立二項(xiàng)式分布模型，我們解釋了dominant-negative效應(yīng)的存在是LQT1表型存在的本質(zhì)。
　　 本文還在非洲爪蟾Xenopus laevis卵母細(xì)胞上研究了乙醇（酒精）阻斷KCNQ1通道的機(jī)制。乙醇對人體具有廣泛的藥理學(xué)影響，研究者們知道乙醇對腦、心臟和肝臟等的功能會產(chǎn)生不良影響，但不了解它起作用的機(jī)制。我們通

6、過雙電極電壓鉗檢測，結(jié)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(qiáng)。這種阻斷效果不僅具有電壓依賴性，還同時(shí)兼具關(guān)閉態(tài)阻斷和開放態(tài)阻斷的特點(diǎn)，說明酒精阻斷KCNQ1通道的作用位點(diǎn)可能既存在于細(xì)胞外，也存在于細(xì)胞內(nèi)。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