乙醇与KCNQ1通道相互作用以及蛋白激酶对Kv4.3通道门控调节的研究

论文摘要

KCNQ基因编码的钾离子通道家族是电压门控钾离子通道的一个重要分支,在心脏中大量表达。KCNE1（mink）基因编码的蛋白通常与KCNQ相互作用充当起调节作用的α亚基。KCNQ1/KCNE1复合体参与了心肌动作电位复极化过程中的Ⅲ期复极化的慢相延迟整流钾电流(Iks)的编码。遗传性长QT综合征（LQTS）是一种遗传性心脏病,临床特征表现为体表心电图QT间隔延长,易发生室性心动过速、室颤及心脏骤停,有较高的心源猝死的危险。KCNQ基因的缺陷或突变通常导致LQT1。迄今为止,科学家们虽然知道酒精对脑、心脏和肝脏等的功能会产生不良影响,但不了解它起作用的机制。KCNQ1通道在心脏中大量表达,同时还与遗传性的心脏疾病有紧密的关系。因此对酒精和其他-些麻醉剂与KCNQ通道的相互作用的研究,会给临床、药理、病理和药物开发提供达有力依据。对于乙醇与KCNQ1/KCNE1通道的相互作用本课题的主要研究成果如下:（1）n-烷醇对KCNQ1/KCNE1通道电流的阻断与电压和烷基链的长度相关:（2）乙醇对KCNQ1/KCNE1通道电流的阻断中存在关闭态阻断;（3）乙醇对KCNQ1/KCNE1通道电流的阻断没有作用依赖性;（4）KNQ1基因上的氨基酸残基1257在通道和烷醇的相互作用中起关键作用。Kv4.3钾离子通道是参与心肌细胞动作电位复极化Ⅰ期电流Ito的主要组成成分。钙调素（Calmodulin,CaM）是一个特别的对钙敏感的蛋白,在钙信号传导通路中扮演重要角色。钙/钙调素依赖性蛋白激酶（Calcium/calmodulin-dependentkinases（CaMKs））和荷尔蒙、神经递质和其他信号引起的细胞反应相关。作为重要的第二信使,维持细胞内的钙浓度在很低的水平,再增加后续的特定的钙激动刺激。在许多心脏疾病如室性心律不齐中钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ的活性会增加很多。钙/钙调素的抑制剂W-7被普遍用在动物模型上来抑制心律不齐,为了弄清W-7作用机制我们比较了W-7和KN-93（钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ的抑制剂）对Kv4.3通道的作用。结果显示W-7是电压依赖的通道孔的阻断剂,而KN-93不是。W-7的作用不仅是阻断了钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ的活性,可能还与其它酶有相互作用。蛋白激酶C（protein kinase C,PKC）1977年被发现,之后证明它参与了许多细胞内信号转导的过程,如增殖、分化、分泌以及凋亡等。蛋白激酶C的激活剂PMA和PKC对Kv4.3-S和Kv4.3-L关闭态失活有相反作用。点突变的实验结果证明Kv4.3-LC端多出的19个氨基酸中存在的公认的磷酸化位点T504在调节通道的关闭态失活中扮演重要角色,并且是PMA对Kv4.3-S和Kv4.3-L关闭态失活的不同作用的原因。PMA对Kv4.3通道的涮控作用是通过增加PKC的活性来实现的。C末端的磷酸化位点在调节Kv4.3通道的关闭态和开放态失活中起重要作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电压钳技术
• 1.3 离子通道简介
• 1.4 钾离子通道
• 1.5 KCNQ钾离子通道
• 1.6 电压依赖的钾离子通道（Kv）
• 1.7 Kv4钾离子通道的发现、结构和功能
• 1.8 酒精（乙醇）对离子通道的作用研究
• 1.9 钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ
• 1.10 蛋白激酶C
• 1.11 本课题的研究内容
• 2 实验准备
• 2.1 材料和方法
• 2.2 实验方法和设备
• 2.3 本章小结
• 3 酒精对KCNQ通道的抑制作用
• 3.1 引言
• 3.2 KCNQ通道在非洲爪蟾卵母细胞中的克隆表达
• 3.3 n-烷醇对KCNQ1/KCNE1通道电流的阻断与电压和烷基的长度相关
• 3.4 乙醇对KCNQ1/KCNE1通道电流的阻断中存在关闭态阻断
• 3.5 乙醇对KCNQ1/KCNE1通道电流的阻断没有作用依赖性
• 3.6 KCNQ1基因上的氨基酸残基1257在通道和烷醇的相互作用中起关键作用
• 3.7 本章小结
• 4 KN93和W7对Kv4.3通道抑制作用的比较
• 4.1 引言
• 4.2 Kv4.3钾离子通道在非洲爪蟾卵母细胞中的克隆表达
• 4.3 KN-93和W-7作用比较
• 4.4 本章小结
• 5 Kv4.3通道PKC信号传导通路的研究
• 5.1 引言
• 5.2 蛋白激酶C（PKC）与Kv4.3通道
• 5.3 生理学意义
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的论文目录
• 附录2 主要符号和缩略词表