KCNQ1突变基因导致 LQTS的新机制研究及乙醇对 KCNQ1通道的影响

摘要

离子通道是细胞膜上的蛋白质孔道，离子的跨膜流动是细胞传递信息的基础。钾通道是一类普遍存在的膜蛋白，在很多的生理过程中扮演着极为重要的角色。KCNQ基因编码的是一个电压依赖的钾离子通道家族。KCNQ 基因发生突变，就会导致很多“离子通道病”的发生，主要是先天性长QT 综合征（long QT syndrome ，LQTS ）。简要介绍了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，对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。 利用非洲爪蟾卵母细胞表达系统和双电极电压钳技术，研究了新发现的两个与LQTS 相关的错义突变（L191P 和F275S ）的作用机制。L191P 和F275S 能将野生型的KCNQ1 电流减小70 ﹪。电导－电压曲线向正电压方向偏移约20 ～40 mV 。激活、去激活速率都被减慢。F275S/minK 表达的电流还表现出失活。野生型与突变型KCNQ1以1:1 比例共表达时，突变型KCNQ1 表现出负显性作用。此外，L191P 和F275S 都减小了单通道电导。负显性作用是通过KCNQ1 亚基与其调节亚基（KCNE1 蛋白）的结合产生的，而不是因为突变通道的失活。这可以说明中国LQTS 病人心律不齐的分子机制。 利用同样的实验技术，还研究了乙醇对KCNQ1 和KCNE1 共同编码的延迟整流型钾电流（Iks ）各种特性的影响。20 ～500 mmol/L 的乙醇对Iks 的抑制呈浓度依赖性，半数抑制浓度为137.3 ±6.39 mmol/L 。抑制作用发生迅速，在换液2 分钟后抑制水平就能保持稳定。乙醇还使钾通道的激活曲线向右偏移，说明通道的门控特性被改变。乙醇可能是直接结合于钾离子通道蛋白的疏水区而起抑制作用的。研究结果为阐明乙醇对心肌细胞的影响机制提供了有关钾离子通道方面的资料。