细胞膜电压门控钙离子通道蛋白质结构、系统发育分析及应用

细胞膜上的钙离子通道(VGCCs)由α1/α2-δ/β/γ亚基组成,在昆虫方面分L、非L型和T型。介绍了各亚基的组成及其功能,采用软件Mega 4绘制进化树研究GenBank已克隆的各种亚基的遗传性,了解物种VGCCs的分子进化关系,并根据进化树推断出一些α1亚基序列原作者未标记的钙离子通道蛋白类型。从理论上提出研究家蚕和越北腹露蝗VGCCs的重要性,简要论述了钙离子通道蛋白及其阻滞剂在医药和农业上的应用前景。

电压门控钙离子通道阻断剂硝苯地平体外杀伤日本血吸虫成虫作用研究

在体外通过加入不同浓度的硝苯地平与日本血吸虫雄虫共培养,探讨硝苯地平杀伤成虫作用及相关机制。结果表明:0.05-1.00μg/mL硝苯地平作用下雄虫活力值降低,且虫体活力值与硝苯地平浓度之间呈负相关。硝苯地平预孵育可部分恢复吡喹酮作用后的日本血吸虫雄虫活力,但两者联合用药后虫体仍表现为痉挛、卷曲,皮层结构可见损伤变化。电压门控钙离子通道阻断剂硝苯地平体外对日本血吸虫成虫具有杀伤作用,可拮抗吡喹酮对日本血吸虫的杀伤作用。

雄激素对大鼠阴茎海绵体平滑肌中兰尼碱受体1和电压门控钙离子通道1.3表达的影响研究

目的:研究兰尼碱受体1(RyR1)和电压门控钙离子通道1.3(CaV1.3)在去势大鼠阴茎海绵体平滑肌的表达,探讨其在去势后勃起功能障碍发生中的作用。方法:40只8周龄雄性SD大鼠随机均分成:假手术2周组(A组),假手术4周组(B组),去势2周组(C组),去势4周组(D组)。术后实验各组检测血清睾酮(T)水平,免疫组化及RT-PCR技术检测RyR1和CaV1.3在大鼠阴茎海绵体平滑肌中的表达。结果:血清T水平C组[(15.97±5.67)nmol/L]和D组[(2.03±1.57)nmol/L]分别较A组[(90.54±20.13)nmol/L]和B组[(120.35±30.32)nmol/L]显著下降(P<0.05)。RyR1、CaV1.3在各组大鼠阴茎海绵体平滑肌中均有表达,RyR1 mRNA相对表达量灰度比值C组(0.51±0.24)和D组(0.33±0.15)分别较A组(1.53±0.25)和B组(1.37±0.23)显著降低(P<0.05);CaV1.3 mRNA相对表达量灰度比值C组(0.50±0.12)和D组(0.32±0.07)分别较A组(1.33±0.05)和B组(1.25±0.03)显著降低(P<0.05)。RyR1蛋白积分光密度值(IA)C组(120.36±25.78)和D组(67.39±30.54)分别较A组(300.96±135.12)和B组(330.38±128.59)显著降低(P<0.05);CaV1.3蛋白IA C组(103.37±39.52)和D组(67.56±20.15)分别较A组(298.68±126.35)和B组(327.35±117.37)显著降低(P<0.05)。雄激素水平与RyR1、CaV1.3在阴茎海绵体平滑肌中的表达水平具有正相关性。结论:雄激素可能通过RyR1、CaV1.3的表达调控阴茎勃起功能。

内皮细胞电压门控钙离子通道及其功能研究进展

内皮细胞(endothelial cell,EC)作为不可兴奋细胞,早前通常被认为缺乏功能性电压门控钙离子通道(voltagegated calcium channel,VGCC),如人脐静脉内皮细胞、牛肺动脉内皮细胞、牛主动脉内皮细胞等。随着膜片钳技术、荧光显微技术、聚合酶链式反应(PCR)技术的发展,越来越多的VGCC在各种内皮细胞中被发现,如人主动脉内皮细胞、大鼠主动脉内皮细胞、大鼠肺微血管内皮细胞等。目前对于VGCC存在与否主要有3种检测方法:利用膜片钳技术对离子通道电流的检测、利用荧光显微技术对胞内钙离子浓度变化的检测、利用PCR技术对离子通道基因或蛋白质表达的检测。内皮细胞不单单是血液和其他相邻组织细胞及基质蛋白间的物理屏障,更重要的是通过细胞膜上VGCC的开放和关闭对细胞和血管组织的生理变化产生显著的影响。一方面,VGCC对胞内钙离子浓度变化的影响,控制着一氧化氮(NO)等血管舒张因子的释放,调节血管张力的平衡。另一方面,作为钙离子内流重要途经的VGCC,经过Ras和MEK通路的诱导、磷酸化PI3K和Akt通路,影响内皮细胞迁移和增殖。此外,部分生理现象,如血管内压力产生的机械应变和血流相关的剪切应力通过激活机械小体,导致K_(atp)通道关闭,引起内皮细胞膜去极化的方式激活VGCC、部分受体、配体的结合及离子通道的开闭需要VGCC的参与,如激活剂为缓激肽的钾离子通道的开闭,激活剂为组胺的阳离子通道的开闭等。总之,鉴于VGCC具有调控内皮细胞兴奋性、分泌、迁移等重要功能,对其深入而广泛的研究对揭示并治疗诸如原发性高血压、动脉粥样硬化等内皮功能性疾病有十分重要的意义。

电压门控钙离子通道的研究进展

电压门控钙离子通道(voltage-gated calcium channel)是一种镶嵌于细胞膜上的大分子蛋白复合体,其中央是高度选择性的亲水通道,允许适当电荷和适当大小的钙离子通过。钙离子通道广泛分布于机体的脑、心脏、平滑肌以及内分泌细胞等组织中,并在基因表达、肌肉收缩和荷尔蒙的释放等生命活动中扮演着重要角色。本文就电压门控钙离子通道的基因编码、生理分布及空间结构的研究进展综述如下。

长牡蛎电压门控钙离子通道β亚基的无标签亲和层析纯化

亲和层析是一种广泛使用的蛋白质分离纯化技术,常用的亲和标签包括谷胱甘肽巯基转移酶(GST)标签、麦芽糖结合蛋白(MBP)标签、多组氨酸(polyhistidine)标签等。然而,外源亲和标签可能会影响蛋白质的结构与功能,通常需要酶切去除,造成实验流程加长、产率降低。某些蛋白质具有与亲和标签相似的氨基酸序列特征,利用这种序列特征尝试无标签纯化可有效避免上述问题。本研究选取C端天然富含组氨酸残基的长牡蛎电压门控钙离子通道(VGCC)β亚基进行无标签亲和层析纯化,结果显示,氨基三乙酸镍(Ni-NTA)能够特异性地结合无标签的β亚基,且结合能力与多组氨酸标签相当。对β亚基C端组氨酸残基分组突变后发现,随着组氨酸残基突变的增多,各突变型β亚基与Ni-NTA的结合能力逐步下降。免疫印迹实验结果表明,β亚基C端(HG)7序列在针对多组氨酸标签的抗体识别中发挥关键作用。VGCCβ亚基的这种天然序列特征也可应用于该膜蛋白复合体提取过程关键步骤的监测。综上,本研究对氨基酸序列中具有亲和标签特征的蛋白质进行了无标签亲和层析纯化,为具有相似特征蛋白质的分离纯化提供了参考。

电压门控钙离子通道CaV1.2促进小鼠胼胝体而非运动皮质中成年少突胶质祖细胞的存活

在整个生命过程中,少突胶质祖细胞(OPC)增殖并分化为有髓的少突胶质细胞。OPC表达的细胞表面受体和通道,包括电压门控钙通道(VGCC),使它们能够感知并响应神经元活动。CaV1.2是发育过程中OPC表达的主要L型VGCC,它能调控发育过程中OPC的分化。然而,尚不清楚CaV1.2是否对健康成年中枢神经系统(CNS)中的OPC行为有着相似的影响。为了研究CaV1.2在成年期中的作用,我们通过对60 d的Cacna1cfl/fl小鼠(对照组)和Pdgfrα-CreER::Cacna1cfl/fl小鼠(CaV1.2敲除组)给予他莫昔芬,从而实现条件性敲除OPC中的CaV1.2通道。全细胞膜片钳分析显示,CaV1.2敲除使成年OPC中钙离子通过L型电压门控钙通道内流降低了约60%,这证实了它仍然是成年OPC表达的主要L型VGCC。成年OPC中条件性地敲除CaV1.2,可显着提高OPC增殖能力,但不影响新产生的少突胶质细胞的数量,也不影响其形成的节间体的长度或数量。出乎意料的是,CaV1.2敲除导致胼胝体中OPC的大量损失,以至于在他莫昔芬给药后7 d,CaV1.2敲除小鼠的OPC密度仅为对照小鼠的约42%。OPC密度在CaV1.2敲除后的2周内恢复,因为丢失的OPC被CaV1.2敲除后残存的OPC所代替。OPC密度在运动皮质及脊髓中不受影响。因此我们得出结论,钙离子通过CaV1.2进入细胞内对于胼胝体OPC的亚群而言是关键的生存信号,但这并非对于成熟CNS中所有OPC都是至关重要的。

非洲爪蟾卵母细胞表达系统中N-型电压门控钙离子通道新药筛选模型的建立与优化

N-型电压门控钙离子(Ca^(2+))通道(N-type voltage-gated calcium channel,N-type VGCC,Ca_(V)2.2)在突触前末端响应动作电位介导Ca^(2+)内流,并在突触发生、神经递质释放和伤害性信号传递中发挥重要作用,是神经痛(慢性痛)等重大疾病治疗药物研发的关键靶点。由于钙离子通道体外表达困难,通道电流检测技术复杂,其新药筛选模型极其缺乏。因此,本研究利用非洲爪蟾卵母细胞表达系统,进行Ca_(V)2.2体外重组表达,建立电生理学技术药物筛选模型,并对该表达技术体系进行了优化(本研究获得广西大学伦理委员会审查批准,批准号:GXU-2023-0249)。首先,以大鼠Ca_(V)2.2的主亚基α1B及其辅助亚基α2δ1和β3的cDNA基因为模板,分别在体外进行转录,人工合成了Ca_(V)2.23个亚基的mRNA(cRNA),按照2∶1∶1的质量比混合,将3种cRNA注射到非洲爪蟾卵母细胞中进行表达。随后使用双电极电压钳技术检测Ca_(V)2.2离子通道是否产生细胞膜内向电流,同时对各个表达条件进行了优化,从通道的激活、失活等方面表征了其门控功能。结果显示,在cRNA显微注射后的第3~5天,使用四乙基氢氧化铵(TEAOH)和1,2-双(2-氨基苯氧基)乙烷-N,N,N',N'-四乙酸四酯(BAPTA-AM)处理,可分别消除内源性钾离子通道和Ca^(2+)激活的氯离子通道干扰,成功检测到稳定的Ca_(V)2.2介导的钡离子电流。Ca_(V)2.2的最大激活膜电位为0 mV,当膜电位大于+50 mV时会出现电流方向反转。通过拟合稳态激活和失活曲线获知Ca_(V)2.2的半激活电位和半失活电位分别为-15.9和-60.2 mV。本研究基于非洲爪蟾卵母细胞,通过条件优化,建立了稳定的Ca_(V)2.2表达系统。该体外表达系统可以为靶向Ca_(V)2.2活性化合物或先导药物的筛选提供新的途径。

电压门控钙离子通道基因突变与儿童癫痫研究进展

电压门控钙离子通道(VGCCs)异常表达和功能障碍会导致儿童多种神经系统疾病,包括癫痫、偏头痛和共济失调等。既往仅认为CACNA1A、CACNA1H、CACNA2D2、CACNB4与儿童癫痫相关。近年来,越来越多与儿童癫痫相关的VGCCs基因被发现,尤其是与发育性和癫痫性脑病相关的基因。现就VGCCs相关基因突变与儿童癫痫的研究进展作一综述。

基于[3.3.3]螺桨烷的电压门控钙离子通道α2δ亚基配体的合成和生物活性研究

电压门控钙离子通道(VGCC)α2δ亚基配体类药物是目前治疗慢性神经疼痛最安全有效的药物之一.为了研究含有大位阻的、构象限制的烷基骨架对该类药物生物活性的影响,设计并合成了3个含有[3.3.3]螺桨烷结构和1个含二环[3.3.0]辛烷结构的γ-氨基丁酸(GABA)衍生物.所合成的化合物使用了~1H NMR,^(13)C NMR和高分辨质谱(HRMS)进行了结构表征,并测试了它们对人源化电压门控钙离子通道α2δ亚基的亲和力(IC_(50)).研究结果发现:[3.3.3]螺桨烷在VGCCα2δ配体类药物结构中具有一定的兼容性,但是其体积已经超过了脂肪族取代结构的最佳体积;VGCCα2δ配体类药物分子中的GABA链上的氨基不能有任何取代或者衍生,否则活性降低甚至完全丧失.本研究的结论对于未来设计新颖的VGCCα2δ配体类药物具有重要的指导作用.

多巴胺对鲫鱼视网膜H1型水平细胞上电压门控钙离子通道的调控特性

利用细胞内的钙离子成像技术,研究了多巴胺对鲫鱼视网膜H1型水平细胞上L型电压门控钙离子通道的调控特性。研究发现,在不同胞外pH(6.8、7.4、8.0)条件下,不同浓度多巴胺(50和500μmol/L、1 mmol/L)对L型电压门控钙离子通道均具有上调作用。50μmol/L多巴胺在不同pH下的上调程度没有显著性差异;高浓度多巴胺(500μmol/L和1 mmol/L)在pH8.0条件下比pH6.8和7.4条件下具有更显著的上调作用。这些结果表明,在鲫鱼视网膜H1型水平细胞上,多巴胺对电压门控钙离子通道的调控与胞外pH环境密切相关。在光照情况下,L型电压门控钙离子通道活性被相对高浓度多巴胺上调,并被胞外碱性环境协同增强。这种协同增强效应有助于阐明视网膜对光反应的信息传递机制。

电压门控钙离子通道药物研究进展

电压门控钙离子通道家族(VGCC)是细胞表面一类重要的信号转换器,它能够将膜电势转变成局部胞内钙离子瞬时变化,从而启动许多重要的生理活动,例如肌肉收缩、激素分泌、神经传递和基因表达。VGCC表达和功能的异常与高血压、心绞痛、心律失常、疼痛、癫痫和帕金森病等疾病的发生有很大关系。近年来,以VGCC为靶点的药物在临床上表现出良好的治疗效果和较小的不良反应,具有较好的应用前景。综述VGCC的结构、功能以及相关药物研究进展,以期为与VGCC相关的药物开发提供参考。

P2受体介导对大鼠三叉神经节神经元电压门控性钙离子通道的作用

目的应用全细胞膜片钳研究P2受体介导对大鼠的三叉神经节(TG)神经元上电压门控性钙离子通道(VGCC)的作用。方法急性分离大鼠TG神经元细胞,通过全细胞膜片钳记录电压门控性钙离子通道电流,分别灌流腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)及P2X、P2Y受体的激动剂,观察其对VGCC电流的作用。结果 ATP对大鼠TG神经元细胞的VGCC电流有可逆的抑制作用(P<0.05),P2X受体激动剂αβ-meATP能够显著抑制TG神经元的VGCC电流(P<0.05),而P2Y受体激动剂2-MeSADP对VGCC电流无明显作用。结论 P2受体介导对大鼠的TG神经元上VGCC电流有抑制作用。

水杨酸钠对大鼠海马神经元电压门控性钙离子通道的影响

目的：研究水杨酸钠对大鼠海马神经元上电压门控性钙离子通道的作用，为海马参与耳鸣引起的情绪变化提供电生理学的依据。方法利用脑片膜片钳技术观察水杨酸钠对大鼠海马神经元电压门控性钙离子通道电生理学特性的影响。结果水杨酸钠对电压门控性钙离子通道电流（ ICa ）有抑制作用，而且具有浓度依赖性（0.1~10 mmol · L-1）。水杨酸钠对海马神经元ICa的半抑制浓度（ IC50）为1.64。1 mmol·L-1水杨酸钠对ICa的稳态激活动力学有明显影响，使ICa的稳态激活曲线向超极化方向移动大约9 mV左右，但是对其稳态失活动力学没有明显影响。结论水杨酸钠以浓度依赖的方式抑制 ICa ，对其稳态激活动力学有明显影响。水杨酸钠对大鼠海马神经元上ICa的影响可能与海马参与耳鸣引起的情绪变化相关。

电压门控性钙离子通道与全麻药物作用机制

在神经系统中电压门控性钙离子通道(VGCs)对神经冲动的产生、传导以及神经递质的释放起着重要作用,然而 目前对VGCs在全麻机制中的作用存在许多争议。本文将综述VGCs的分类、在神经系统中分布和作用以及其在参与全麻机 制中的研究情况,并探讨可能存在的问题。

电压门控性钙离子通道与口腔颌面部疼痛的关系

口腔颌面部神经损伤可引起神经病理性疼痛,其发病机制复杂,目前仍缺乏有效治疗措施。钙离子通道在疼痛的发生中起重要作用,近年来的许多研究发现电压门控性钙离子通道与神经病理性疼痛密切相关,本文就电压门控性钙离子通道与口腔颌面部疼痛的关系作一综述,为研究口腔颌面部疼痛的机制提供思路。

L型钙离子通道的生物学特性及其在听觉功能中的作用

电压门控性钙离子通道(voltage-gatedcalciumchannel,VGCC)是钙内流的主要途径,依据电生理和药理学特性可以分为L、N、P/Q、R和T五型,能被二氢吡啶类(dihydropyridines,DHPs)拮抗的VGCC通道属于L-型钙离子通道(L-type Ca^2+channels,LTCCs)。作为钙离子通道中的重要一员,LTCCs广泛存在于各种兴奋细胞及许多非兴奋细胞中,介导的细胞功能包括兴奋-收缩耦联、信号转导、神经递质的释放等,在听觉系统的发育、内耳钙离子稳态以及听觉功能的正常发挥中起重要作用。本文对L型钙离子通道的生物学特性及其在听觉功能中的作用进行综述。

离子通道与帕金森病纹状体神经元兴奋性相关性研究进展

帕金森病是一种由中脑黑质多巴胺能神经元逐渐丧失而引起的神经退行性疾病,其发病机制尚不明确,研究认为纹状体神经元兴奋性异常与帕金森病发病存在相关性,其中离子通道在维持细胞静息膜电位、调节神经元的兴奋性中起重要作用,不过离子通道对神经元兴奋性的调控机制还不完全清楚。本文对离子通道及其调控机制与帕金森病纹状体神经元兴奋相关性,以及离子通道在帕金森病发病中的作用的研究进展进行了综述,期望发现新的治疗靶点,通过改变离子通道功能治疗帕金森病。

钙通道α2δ2亚基生物学功能及对心脏节律和功能的影响

α2δ2亚基是电压门控钙离子通道(VGCC)的辅助亚单位之一,可改变VGCC结构及功能,进而影响细胞膜电位。α2δ2亚基异常与肿瘤、癫痫等疾病的发生密切相关。此外,α2δ2亚基信使RNA(mRNA)在心脏不同发育阶段也具有特异性分布,并与心脏起搏传导系统存在相关性。心肌梗死后α2δ2亚基下调可导致室性心动过速的发生率增加;心力衰竭中α2δ2亚基mRNA的表达量亦发生改变,但其具体调节机制尚不明确。因此,对α2δ2亚基生物学功能及其对心脏节律和功能的相关研究具有重要的意义。

氧化苦参碱镇痛作用与钙离子通道相关性的研究

目的研究氧化苦参碱(oxymatrine,OMT)镇痛作用是否与电压门控钙离子通道(voltage-gated calcium channels,VGCCs)N-型有关。方法 45只小鼠按随机数字表法分为假手术组、部分坐骨神经结扎(partial sciatic nerve ligation,PSNL)疼痛模型组(模型组)和OMT给药组,每组15只。采用结扎部分坐骨神经的方法建立部分坐骨神经结扎疼痛模型。分离小鼠背根神经节(dorsal root ganalia,DRG),培养DRG神经元细胞。利用Fluo-3荧光探针检测各组DRG细胞内钙离子浓度的变化;采用Western blot免疫印迹技术检测小鼠大脑及DRG组织中电压门控钙离子通道的N-型(Cav2.2)和L-型(Cav1.3)蛋白水平表达的差异。结果与假手术组比较,模型组DRG神经元细胞内钙离子浓度升高(P<0.05),大脑组织中Cav2.2蛋白表达量升高(P<0.05),DRG组织中Cav2.2蛋白表达量降低(P<0.01);与模型组比较,OMT给药组DRG神经元细胞内钙离子浓度降低(P<0.05),大脑组织中Cav2.2蛋白表达量降低(P<0.01),DRG组织中Cav2.2蛋白表达量升高(P<0.01)。而各组间大脑和DRG组织中Cav1.3蛋白表达差异无统计学意义(P>0.05)。结论 OMT的镇痛机制可能与Cav2.2通道介导的钙离子流动有关。