普通烟草外向整流Shaker K^(+)通道NtSKOR1的组织表达分析

外向整流Shaker K^(+)通道SKOR(Stelar K^(+)outward rectifier)是一类定位于植物根部中柱细胞质膜的外向整流Shaker K^(+)通道。为探究普通烟草NtSKOR1的启动子活性和不同时期组织表达情况,克隆该基因上游2439 bp的启动子序列,创制启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)的烟草材料并进行组织化学染色,通过RT-qPCR验证该基因的表达。结果表明NtSKOR1启动子含有光响应、逆境胁迫和激素等相关的顺式作用元件;转ProNtSKOR1::GUS烟草的组织化学染色试验表明:萌发期至子叶展平期未检测到GUS活性;小十字期,在真叶叶脉和茎尖分生组织开始检测到GUS活性;生根期,除茎和叶脉的维管组织外,在根部维管组织也开始检测到明显GUS活性,且活性随烟株生长而逐渐增强;盛花期,主要在烟草的根、茎和叶脉维管组织检测到活性,且上部叶叶脉中的GUS活性高于下部叶叶脉。RT-qPCR与GUS活性检测结果基本一致。综上可知,NtSKOR1主要在烟草小十字期及后续发育阶段的根、茎、叶的维管组织中表达,烟草进入盛花期后,该基因在光合作用较强的上部叶中的表达高于下部叶,推测该基因可能参与烟草K^(+)转运和同化产物协同运输。

磁耦合谐振式无线电能传输磁场对海马齿状回区神经元K^(+)通道的影响

目的磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically-coupled resonant wireless power transfer,MCR-WPT)具有传输距离较大、传输效率高、穿透性好等优点,为人们生活带来便利的同时其引起的生物电磁效应安全问题备受人们关注。本文通过研究MCR-WPT电磁环境对小鼠海马齿状回(DG)区神经元K^(+)通道特性的影响,为无线电能传输(WPT)技术的发展及其合理开发应用提供实验依据。方法每天对小鼠不间断辐射5 h,持续30 d,对比分析对照组和磁场暴露5 d、15 d、30 d组小鼠的学习记忆能力、海马DG区神经元的瞬时外向K^(+)通道电流(IA)和延迟整流K^(+)通道电流(IK)的变化。结果磁场暴露组瞬时外向K^(+)通道的激活过程受到抑制、延迟整流K^(+)通道的激活特性向去极化方向移动,减少K^(+)的外流,增强了神经兴奋性,但磁场暴露组小鼠行为上无显著性变化。结论长期处于MCR-WPT电磁环境会改变K^(+)通道的电流-电压(I-V)特性和动力学特性,抑制IA和IK,改变神经元动作电位的发放频率,但这些变化并没有引起小鼠学习记忆能力的下降以及认知功能障碍。

植物外向整流K^(+)通道SKOR研究进展

维持K^(+)稳态是植物抵御非生物胁迫的重要策略之一。外向整流K^(+)通道(stelar K^(+)outward rectifier,SKOR)是一类定位于植物根中柱细胞质膜的K^(+)外向整流通道。该通道介导细胞质K^(+)外流以及木质部K^(+)装载,一方面可以调节细胞内K^(+)稳态,另一方面通过控制木质部K^(+)流以维持植物根部和地上部的K^(+)平衡,在植物响应盐胁迫、干旱胁迫、营养胁迫等过程中起着决定性作用。因此,对SKOR功能、调控的研究及其应用对作物生产和抗逆性增强有着重要的意义。对SKOR的发现、结构与分类、表达调控、生物学功能及其非生物胁迫响应等方面的研究成果加以综述,并对该通道未来研究方向进行了展望,以期为农作物品质和抗逆性的遗传改良提供理论依据和基因资源。

盐胁迫条件下外源Ca^(2+)对蚕豆气孔运动及质膜K^+通道的调控

研究了Ca2+对NaCl胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,100mmolL-1NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10mmolL-1CaCl2显著抑制。为探讨盐胁迫下Ca2+对K+和Na+跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K+电流发现,在100mmolL-1NaCl胁迫下,加入10mmolL-1CaCl2胞外处理,显著抑制质膜K+内向及外向通道电流,这种抑制可被1mmolL-1La3+(Ca2+通道抑制剂)缓解。非盐胁迫下,10mmolL-1CaCl2胞外处理也能显著抑制质膜内向K+通道,但明显激活其外向通道,加入1mmolL-1La3+并不能被缓解。用H2O2专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H2O2含量变化显示,在100mmolL-1NaCl盐胁迫下,10mmolL-1CaCl2处理明显诱导H2O2在保卫细胞中积累;100mmolL-1NaCl和10mmolL-1CaCl2单独处理并不能诱导H2O2积累。推测Ca2+在盐胁迫下可能先诱导H2O2在胞内积累,进而激活质膜Ca2+通道,迅速提高胞内Ca2+浓度以抑制Na+通过质膜K+通道跨膜内流,同时调节Na+外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失。上述结果将为Ca2+调控作物抗盐机制研究提供新的思路。

过氧化氢对蚕豆气孔运动和质膜K^+通道的影响

不同浓度H2 O2 可使蚕豆 (ViciafabaL .)叶片气孔关闭 ,抑制气孔张开 ,10mmol/L的H2 O2 最有效 ,10 μmol/L的H2 O2 仍明显使气孔关闭。且 10 μmol/L的H2 O2 抑制气孔张开作用能被EGTA所消除 ,表明Ca2 +参与低浓度H2 O2 使气孔关闭的过程。 2mmol/L的H2 O2 可使质膜内向K+通道电流明显减小 ,而外向K+通道电流显著增加。因此 ,H2 O2 促进蚕豆气孔关闭主要是通过抑制K+通过保卫细胞质膜内向流入 。

植物内整流K^＋通道AKT1的研究进展

K^+是植物生长发育所必需的大量营养元素。内整流K^+通道(Arabidopsis K^+transporter 1,AKT1)属于Shaker家族,是介导K^+吸收的重要通道,为质膜的K^+感应器,参与调节细胞的生长发育、调控气孔运动及植物蒸腾作用,能够提高植株的抗旱耐盐性,因而在植物生长过程中具有重要作用。该文概述了AKT1的结构、组织表达定位和表达调控及功能等方面的研究进展,并提出采用蛋白组学、基因工程技术及RNAi手段深入研究K^+、Na^+吸收及转运的协同调控机制,提高作物对土壤中K^+的利用效率及AKT1在植物生理代谢、抗逆性中的作用。

前列腺素E_1对豚鼠心室肌细胞ATP敏感K^+通道的影响

目的 从离子通道水平 ,探讨前列腺素E1(PGE1)对ATP敏感K+ (KATP)通道的作用。方法 膜片钳制技术全细胞记录模式。结果 PGE1可诱导KATP通道开放并呈浓度依赖关系。保持电位 - 40mV ,指令电位 +2 0mV ,持续时间 1s条件下 ,10 μmol·L-1PGE1使外向K+ 电流由给药前的 (2 2 7± 0 34 )nA增加到 (5 46± 0 34 )nA(n =6 ,P <0 0 1) ,增加了 (3 18± 0 2 3)nA。并且增加的钾电流可被KATP通道特异阻断剂Glibenclamide(10 μmol·L-1)抑制 ,抑制率是 6 3%± 7% (n =5 ,P <0 0 1)。

TWIK相关酸敏感K^+通道-1基因rs1275988与rs2586886位点GG基因型是发生重度阻塞性睡眠呼吸暂停的潜在危险因素

目的通过评估TWIK相关酸敏感K+通道-1(TASK-1)基因与阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的相关性,探讨OSA的发病机制。方法选取2016年4月至12月首次就诊新疆自治区人民医院高血压诊疗研究中心及睡眠中心的164例重度OSA患者和171例非OSA患者,采用KASP基因分型系统对TASK-1基因2个位点(rs1275988和rs2586886)进行基因型鉴定及病例-对照关联研究。结果当血钾<3.95 mmol/L时,rs1275988等位基因(G vs.A)(χ^2=4.474,P=0.034)、隐性模型(GG+GA vs.AA)(χ^2=4.327,P=0.038)的分布在非OSA组和重度OSA组间差异有统计学意义;rs2586886等位基因(G vs.A)(χ^2=6.345,P=0.012)及显性模型(AA+GA vs.GA)(χ^2=4.431,P=0.035)的分布在两组间差异也有统计学意义。多因素Logistic回归分析结果显示,在血钾<3.95 mmol/L的人群中,rs1275988和rs2586886两位点GG基因型是重度OSA患者的危险因素(OR=7.854,95%CI:1.710~36.000,P=0.008和OR=8.849,95%CI:1.816~43.117,P=0.007)。结论在血钾<3.95 mmol/L的人群中,TASK-1基因rs1275988和rs2586886两位点的GG基因型可能是发生重度OSA的潜在危险因素。对于携带TASK-1 GG基因型的患者,血钾维持在3.95 mmol/L以上有利于减少重度OSA的发生。

川楝素对K^+、Ca^(2+)通道活动及细胞内Ca^(2+)浓度的调控

川楝素是我国学者从驱蛔中药中分离、鉴定的一个三萜化合物,已证明具选择地影响神经递质释放,有效地对抗肉毒中毒,促进细胞分化、凋亡,抑制肿瘤增殖,抑制昆虫发育和取食,影响K+、Ca2+通道活动等多种生物效应.综述了证明川楝素抑制多种K+通道,选择地易化L型Ca2+通道和进而升高胞内Ca+浓度的研究资料,并对川楝素产生这些生物效应的机制进行了讨论.

浅述几类K^+通道的研究新进展

近些年来，随着生物技术的革新，有关Ｋ~＋通道的分型、生理调控功能及其分子结构特征、所涉及的遗传或非遗传性通道疾病、特异或非特异性配体及其在通道上的靶结合位点等方面的知识已获得了长足的推进。本文将对几类Ｋ~＋通道的基因分类及功能特征等方面的研究新进展作一简要的介绍。

不同温度条件对下丘脑神经元K^+单离子通道簇状开放的影响

目的 :探讨温度对下丘脑神经元电压依赖性K+ 单离子通道 (Kv)簇状开放 (Burstopening)的影响。 方法 :采用膜片钳细胞贴附式技术观察和记录 32℃、37℃和 39℃时下丘脑神经元Kv的活动。结果 :温度升高 ,单位时间内记录到的Burst开放明显增多 ,平均开放间期变长。当温度从 32℃升至 39℃ ,B1从 1.5ms升至 8.1ms ,B2 从 6 .6ms升至 83.2ms,Burst内部开放数目也由 1～ 2个升至 8个 ,从以简单Burst开放 (SB)为主转变成以复杂Burst开放(CB)占优势。结论 :温度升高 ,下丘脑神经元上IK 通道更多地处于活动状态 ,这可能有利于下丘脑神经元对体温变化的调节。

K^+通道在阴茎勃起中作用的研究进展

细胞间连接以及非连接性的离子通道是海绵体平滑肌张力调节的重要物质基础。后者中各种K+ 通道在细胞产生静息电位以及细胞活化后的跨膜电位中起重要作用。本文综述了各种K+ 通道在阴茎勃起生理过程中所起调节作用的机理 ,并探索作为海绵体平滑肌张力调节重要因素之一的K+

血管钠肽对大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞Ca^(2+)激活K^+通道的作用

目的:研究血管钠肽(VNP)对大鼠肠系膜动脉血管平滑肌细胞(VSMCs)Ca2+激活K+通道(KCa)的作用及其机制。方法:采用全细胞膜片钳技术观察VNP对KCa的影响,以及HS-142-1、8-Br-cGMP和美蓝(MB)在这一过程中的作用。结果:①VNP(10-6mol/L)显著增强KCa(P<0.05,n=5)。②8-Br-CGMP(10-3mol/L)模拟VNP增强KCa的作用(P<0.05,n=6)。③HS-142-1(2×10-5mol/L)或MB(10-5mol/L)完全阻断VNP增加KCa电流密度的作用。结论:VNP通过作用于VSMCs的钠尿肽GC耦联受体,升高细胞内的cGMP水平,激活KCa。

中性粒细胞膜K^+通道电流特性研究

目的研究中性粒细胞膜上K+通道的动力学特性。方法采用重复梯度密度离心的方法分离中性粒细胞(PMNs),通过细胞贴附式的膜片钳单通道记录方式记录PMNs膜上K+通道的电流活动。结果发现PMNs膜上的K+通道电流存在不同特性,一种具有电压依赖性,电导值约为56 pS,另一种不存在电压依赖性,平均电流幅度为-7 pA左右,主要在钳制电位接近PMNs静息膜电位-60 mV时开放,越偏离这个电位,开放概率越小。结论PMNs膜上存在2种不同的K+通道电流,一种具有电压依赖性,另一种无电压依赖性,且K+通道电流的变化与细胞的功能存在密切关系。

ATP敏感性K^+通道在海马缺氧损伤中的作用

目的研究ATP敏感性K+通道阻断剂glipizide（GLI）对缺氧后海马脑片损伤以及海马神经元[Ca(2+)]i变化的影响。方法以大鼠离体海马脑片和体外分散培养的海马神经元为标本，分别采用电生理微电极记录技术以及激光扫描共聚焦显微镜监测神经元[Ca(2+)]i的方法。结果预先用GLI（20μmol／L）灌流的海马脑片缺氧后PV持续时间较对照组显著缩短，提示其加重了海马不可逆缺氧损伤的发生；另外急性缺氧可诱导海马神经元[Ca(2+)]i迅速升高，而预先加入GLI（20μmol／L）能显著加剧[Ca(2+)]i的升高程度。结论ATP敏感性K+通道在缺氧过程中的开放对大鼠海马脑区具有重要的保护作用，它可显著降低缺氧所致神经元[Ca(2+)]i升高，提高海马脑片的抗缺氧能力。这可能是其对抗海马缺氧损伤的主要作用机制之一。

神经元膜Ca^(2+)敏感K^+通道非线性动力学数学模型的研究

给出了神经元膜Ca2+敏感K+通道三变量非线性模型,用以分析Ca2+离子在神经元自主振荡中所引起的慢波振荡现象,并使用Matlabs5.3计算了神经元振荡、分叉和混沌等现象的时间序列,分析了该模型的应用前景.

K^+通道调控剂对与镇痛有关药物的抗伤害性感受的影响

本文综述了钾通道开放剂或阻滞剂对镇痛药物或具有镇痛作用药物的抗伤害性感受作用的影响,为临床开辟 新的疼痛治疗方法提供一定理论基础。

不同浓度K^(+)处理下枸杞K^(+)通道相关基因表达水平分析

【目的】利用不同浓度的KCl溶液对‘青杞1号’的组培幼苗进行处理,对处理后的根部组织进行实验研究,研究并分析与钾离子通道相关的基因在宁夏枸杞中的表达模式。【方法】对不同浓度KCl处理后的宁夏枸杞幼苗根部进行RNA提取,采用实时荧光定量PCR等方法,分析在不同浓度钾离子处理条件下,枸杞中钾离子通道相关基因表达量的变化情况。【结果】随着KCl处理浓度的增加,‘青杞1号’中KCO1B、TPK1、KT1、Cluster-17443.10870、Cluster-17443.69422和Cluster-17443.15033基因总体都为先上升再下降最后上升的趋势,其中,Cluster-17443.10870基因在K^(+)处理浓度变化至100 mmol/L时有一定程度的下降。KCO1B基因在150 mmol/L时表达量达到最大;KT1基因和Cluster-17443.69422基因在200 mmol/L时表达量达到最大;TPK1基因、Cluster-17443.10870基因和Cluster-17443.15033基因在350 mmol/L时表达量才达到最大。350 mmol/L K^(+)处理条件下各组基因的表达量都出现突然上升状态,预测此时钾通道活性已达到过饱和状态;在100 mmol/L K^(+)处理时,有多数基因的表达量低于对照组,预测此浓度下钾通道功能受抑制。其他浓度下各组基因的表达量都在中间处理浓度(150、200、250 mmol/L)时达到最大值,在最低(100 mmol/L)或最高(300 mmol/L)浓度处理时基因的表达量达到最小值。【结论】盐胁迫浓度的增加使宁夏枸杞钾离子通道相关基因的表达量总体呈现出先升后降再升和先升后降的变化趋势。本研究为今后研究枸杞钾盐胁迫调节机制提供了部分理论基础,为柴达木地区枸杞产业提质增效和盐碱地造林等工作提供理论支持,对促进绿色化、生态化枸杞种植产业的发展具有潜在意义。