KCNQ1通道结构及功能研究进展

KCNQ1通道是电压门控钾通道α亚单位,它和KCNE家族蛋白组装形成功能性钾通道。KCNQ1通道的结构和功能变化影响体内多种疾病的病理生理过程。综述从KCNQ1基本结构及其在多种分子生物学过程中的作用,特别是KCNQ1与KCNE家族或非KCNE家族之间的相互作用等角度对KCNQ1通道的结构功能和生物物理学方面的研究进展进行了系统的总结。

基于KCNQ1-KCNE2在胃癌发生中的作用探讨胃癌“脾虚”现代医学基础

近年来胃癌发病率逐渐呈年轻化,随着筛查手段的进步,胃癌早筛率也逐年提升。胃癌发生发展的机制复杂多样,最经典的认知是“正常胃黏膜—慢性浅表性胃炎—慢性萎缩性胃炎—肠上皮化生、异型增生—胃癌”演变模式,治疗时采用中医辨证论治与西医手术、放化疗、靶向免疫有机结合的方法能有效延长患者生存期、提高生活质量,故从中西医结合角度探讨胃癌发病的病机对临床治疗胃癌具有一定参考价值。目前部分学者把癌症看作通道病,认为离子通道功能或表达异常是癌症发病的相关机制。其中KCNQ1-KCNE2钾离子通道异聚体(KCNQ1:Potassium Voltage-Gated Channel Subfamily Q Member 1;KCNE2:Potassium Voltage-Gated Channel Subfamily E Regulatory Subunit 2)数量的低表达、缺乏一定程度上能促进胃癌的发生发展,其机制与KCNE2缺失导致KCNQ1在壁细胞上位置改变、钾离子流向发生改变,抑制胃酸生成导致功能性萎缩、KCNE2缺乏导致细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)表达上调等过程有关,同经典演变模式相似。中医病因病机角度,胃癌的发生与发展总体不离“脾虚”,“脾虚”日久成积的致病病机、证候表现等与KCNQ1-KCNE2异聚体异常诱发胃癌的一系列表现类似,“脾虚”现代医学解析与胃酸分泌减少、CyclinD1、部分离子通道等相关,故该文采用取象比类方法,旨在以功能性萎缩、Cyclin D1为切入点从病因病机方面探讨KCNQ1-KCNE2异聚体在胃癌发生中的作用机制,以此为基础尝试探讨胃癌“脾虚”病机的现代医学标志物基础。

KCNQ1在小鼠耳蜗血管纹的表达及在听觉中的意义

目的探讨KCNQ1在耳蜗侧壁血管纹的表达及其在听觉中的作用。方法以不同基因型小鼠KC-NQ1-/-(突变纯合子)、KCNQ1+/-(杂合子)和KCNQ1+/+(野生型)以及C57BL/6J小鼠为实验对象,采用免疫组织化学和ABR检测技术,检测KCNQ1在小鼠耳蜗血管纹的表达及其听力。结果KCNQ1蛋白阳性颗粒集中在小鼠耳蜗血管纹边缘细胞顶膜。KCNQ1+/+小鼠的听力正常,短声ABR的阈值为36.67±7.13dBSPL;KCNQ1+/-小鼠听力低于同窝KCNQ1+/+野生型鼠,短声ABR的阈值为38.25±9.35dB SPL;KCNQ1-/-小鼠呈现全聋,ABR在100dB SPL时仍无反应。结论KCNQ1是位于耳蜗侧壁血管纹边缘细胞的重要通道蛋白,在维系耳蜗听觉功能中有重要作用。KCNQ1通道蛋白的缺失或功能受限可以不同程度地影响耳蜗的听觉功能。

钾通道KCNQ1在大鼠胰腺发育过程中的表达

目的分析钾通道KCNQ1在不同发育阶段大鼠胰腺以及成年大鼠胰岛中的表达情况,为探悉其在胰腺B细胞发育及功能中可能的作用提供实验依据。方法采用高密度寡核苷酸芯片对胚胎第12.5天(E12.5)、E15.5、E18.5、新生和成年大鼠胰腺进行基因转录水平分析,并用RT-PCR对KCNQ1通道亚基在上述5个时期大鼠胰腺以及成年大鼠胰岛中的表达进行验证和分析。结果与胰腺内分泌细胞分化、成熟有关的转录因子分别于E15.5、E18.5达到表达高峰;E18.5胰腺中B细胞功能成熟标志基因的表达显著增加,而KCNQ1钾离子通道的编码基因KCNQ1及KCNE1此时才出现表达。成年胰腺及胰岛中均具有多种KCNQ1通道亚基的表达。结论 KCNQ1通道的表达出现于胰腺发育后期内分泌细胞功能逐渐成熟阶段,在成年胰岛中亦具有较高表达水平,提示KCNQ1通道可能表达于成熟B细胞并参与其内分泌功能。

钾离子通道β亚单位KCNE4对KCNQ1及HERG电流的影响

目的:研究钾离子通道β亚单位KCNE4对KCNQ1及HERG通道电流的影响。方法:构建离子通道细胞模型,单独表达基因KCNQ1、HERG,以及联合表达基因KCNQ1+KCNE4、HERG+KCNE4。采用全细胞膜片钳方法记录通道电流曲线,比较组间电流的大小及通道的动力学特征。采用免疫荧光细胞定位方法,检测KCNE4对通道蛋白表达的影响。结果:KCNE4与KCNQ1共表达显著减低KCNQ1通道电流。单独表达KCNQ1通道的细胞,膜电位+60 mV时,平均电流密度为(24±2.9)pA/pF,共表达KCNQ1+KCNE4时,细胞电流密度降至(7.3±1.1)pA/pF。与KCNQ1电流相比,+40 mV时KCNQ1/KCNE4激活时间常数的快成分(τfast)增加,但慢成分(τslow)减慢,KC-NQ1/KCNE4无尾电流产生,表明KCNE4参与了KCNQ1通道动力学的调整。单独表达KCNE4亚单位的细胞没有产生任何电流。当KCNE4与HERG共表达时,电流的大小、电流电压关系曲线及通道稳态激活曲线都与HERG通道无明显差异,电流密度为(26.7±3.9)pA/pF,半数激活电压(V1/2)为(-3.10±0.68)mV,斜率因子为8.89±0.33。从通道的失活时间常数以及失活后恢复时间常数与测试电压的关系曲线可见,KCNE4对HERG通道的动力学特征均无影响。免疫荧光染色结果显示,KCNE4没有影响KCNQ1蛋白的表达。结论:KCNE4亚单位可显著改变KCNQ1通道的电压敏感性,表现出抑制作用,KCNE4对KCNQ1蛋白在细胞膜上的表达及HERG通道电流均无影响。

单核细胞特异性KCNQ1基因条件性敲除小鼠模型的建立及初步分析

目的 构建单核细胞特异性KCNQ1基因条件性敲除小鼠模型。方法 将KCNQ1^flox/flox转基因小鼠与特异性表达cre酶的Lyz2-cre^+工具鼠进行杂交,鉴定其子代小鼠基因型,并检测血尿酸(SUA)、空腹血糖(FPG)、三酰甘油(TG)、胆固醇(TC)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、尿素氮(BUN)、肌酐(CRE)等生化指标和血清白细胞介素1β(IL-1β)水平。结果 获得KCNQ1^flox/flox/Lyz2-cre^+小鼠,其各项生化指标与野生型小鼠比较差异无显著性(P>0.05),但血清IL-1β水平显著降低(t=3.622,P<0.05)。结论 成功构建单核细胞特异性KCNQ1基因条件性敲除小鼠模型;KCNQ1可能通过对单核细胞内IL-1β的调节作用参与痛风的炎症反应过程。

KCNQ1基因及其编码钾通道的研究概况

本文介绍了KCNQ1基因和其编码的通道蛋白的结构、生理学功能及电生理特点。归纳了围绕KCNQ1基因的热点研究方向和成果,并展望了未来的研究趋势。对基础医学上关心的KCNQ1基因突变与疾病的关系,及相关的病理药理学研究做了较为详细的介绍。

C57BL／6J小鼠耳蜗钾离子转运蛋白KCNQ1和NKCC1的年龄相关性表达及其与听力的关系

目的观察钾离子转运蛋白KCNQ1和Na-K-2C1联合转运子1（Na—K-2C1CO—transporter1，NKCC1）在C57BL／6J小鼠耳蜗侧壁的年龄相关．陛表达，探讨这两种转运蛋白在年龄相关性听力减退发病中的作用。方法通过听性脑干反应（ABR）检测C57BL／6J小鼠各年龄段（4、8、14、24、40周龄）的听力变化。应用免疫组化法确定KCNQ1和NKCC1在C57BL／6J小鼠耳蜗中的表达定位，并检测各年龄段小鼠耳蜗中两种转运蛋白含量随着年龄增加的表达变化。采用反转录聚合酶链反应（RT-PCR）分别检测KCNQ1和NKCC1的mRNA在不同鼠龄小鼠耳蜗中的表达水平。结果随着C57BL／6J小鼠年龄的增加，其ABR反应阈值逐渐升高，4周龄小鼠的短声（click）和4kHz、8kHz的ABR反应阈值与8周龄小鼠相比，差异均无统计学意义（P值均〉0．05）；14周龄后，三种刺激声的ABR反应阈逐渐升高，与低龄组小鼠相比其差异均具有统计学意义（P值均〈0．05）。KCNQ1蛋白主要表达于耳蜗血管纹的边缘细胞顶膜，而NKCC1蛋白主要表达于血管纹边缘细胞、螺旋韧带的Ⅱ型纤维细胞及螺旋缘下的纤维细胞。随着年龄的增加，血管纹KCNQ1和NKCC1蛋白的表达逐渐减少。KCNQ1和NKCC1mRNA的表达量也随着年龄的增加呈现减少的趋势。结论C57BL／6J小鼠随着年龄的增加其听力逐渐下降。KCNQ1和NKCC1两种钾离子转运蛋白随着小鼠年龄的增加逐渐减少；KCNQ1和NKCC1mRNA表达水平亦呈现随年龄增加而逐渐减少的趋势。耳蜗侧壁KCNQ1和NKCC1可能在年龄相关性听力减退的发生中起一定作用。

化合物QO-58对KCNQ1/KCNE1/IKs通道电流调节作用的研究

慢激活延迟整流钾电流(slowly activated delayed rectifier potassium current,IKs)由KCNQ1通道与KCNE1通道共同编码。KCNQl或KCNEl通道电流功能上调能够引发短QT综合征。全新化学结构化合物QO-58对KCNQ1-5通道具有开放作用。该文采用电生理膜片钳技术探讨QO-58对KCNQl/KCNEl/IKs通道电流作用,观察QO-58的心脏电生理毒性。结果表明,化合物QO-58能够浓度依赖性地增大KCNQ1/KCNE1通道电流,并且引起KCNQ1/KCNE1通道电流电压关系曲线向超极化方向移动。QO-58能够轻微增大豚鼠心室肌IKs通道电流,但对豚鼠乳头肌动作电位时程无显著影响。结果提示,QO-58心脏电生理毒性较低,具有进一步研发成为治疗兴奋性增强等相关疾病的新型药物的潜力。

KCNQ1钾离子通道及其小分子调节剂

KCNQ1钾通道属电压门控Kv7亚家族,主要分布在心脏组织,与其辅助亚基KCNE1形成复合体,介导一种缓慢激活的外向钾电流I_(K8),在动作电位复极化中扮演重要角色。KCNQ1基因突变可致一种严重的心律失常,即长QT间期综合征。KCNQ1在其他组织亦有分布并参与胰岛素分泌调节和上皮细胞电解质转运等生理过程。作为潜在的药物靶点,KCNQ1的小分子调节剂可能被用来治疗心律失常等疾病。本文综述KCNQ1通道在生理及小分子调节剂方面的研究进展。