The regulation of the cardiac potassium channel (HERG) by caveolin-1

摘要

Protein-protein interaction plays a key role in the regulation of biological processes. The human potassium (HERG) channel is encoded by the ether-à-go-go-related gene (herg), and its activity may be regulated by association with other cellular proteins. To identify cellular proteins that might play a role in the regulation of the HERG channel, we screened a human heart cDNA library with the N terminus of HERG using a yeast 2-hybrid system, and identified caveolin-1 as a potential HERG partner. The interaction between these 2 proteins was confirmed by coimmunoprecipitation assay, and their overlapping subcellular localization was demonstrated by fluorescence immunocytochemistry. The physiologic implication of the protein-protein interaction was studied in whole-cell patch-clamp electrophysiology experiments. A significant increase in HERG current amplitude and a faster deactivation of tail current were observed in HEK293/HERG cells in a membrane lipid rafts disruption model and caveolin-1 knocked down cells by RNA interference. Alternatively, when caveolin-1 was overexpressed, the HERG current amplitude was significantly reduced and the tail current was deactivated more slowly. Taken together, these data indicate that HERG channels interact with caveolin-1 and are negatively regulated by this interaction. The finding from this study clearly demonstrates the regulatory role of caveolin-1 on HERG channels, and may help to understand biochemical events leading to arrhythmogenesis in the long QT syndrome in cardiac patients.nnLes interactions protéine-protéine jouent un rôle clé dans la régulation des processus biologiques. Le canal potassique humain HERG est codé par le gène ether-a-go-go (herg) et son activité peut être régulée par son association avec d'autres protéines cellulaires. Afin d'identifier les protéines cellulaires qui pourraient jouer un rôle dans la régulation du canal HERG, nous avons criblé une banque d'ADNc de cœur humain à l'aide de l'extrémité N-terminale de HERG dans un système de double-hybride de levure et nous avons identifié la cavéoline-1 comme partenaire potentiel de HERG. L'interaction entre ces deux protéines a été confirmée par un essai de co-immunoprécipitation et le chevauchement de leur localisation subcellulaire a été démontré par immunocytochimie en fluorescence. L'implication physiologique de cette interaction protéine-protéine a été étudiée par des expériences électrophysiologiques en patch-clamp. Une augmentation significative de l'amplitude du courant de HERG et une désactivation plus rapide du courant de queue ont été observés chez les cellules HEK293/HERG dans un modèle de désorganisation des radeaux lipidiques et après extinction de la cavéoline-1 par interférence d'ARN. À l'opposé, lorsque la cavéoline-1 est surexprimée, l'amplitude du courant de HERG est significativement réduite et le courant de queue est désactivé plus lentement. L'ensemble de ces résultats indique que les canaux HERG interagissent avec la cavéoline-1 et qu'ils sont régulés négativement par cette interaction. Cette étude démontre clairement le rôle régulateur de la cavéoline-1 sur les canaux HERG et peut contribuer à comprendre les événements biochimiques responsables du développement de l'arythmie chez les patients cardiaques atteints du syndrome du QT long.