论文部分内容阅读
电压门控钾离子通道(Voltage gated potassium channel,Kv)广泛分布在兴奋性细胞和非兴奋性细胞中,参与众多生理活动。其功能异常与多种疾病直接相关。开发电压门控钾离子通道的特异性配体具有重大意义和价值。BmP02是从东亚钳蝎粗毒中提取的28肽。本文着重研究了BmP02对两种电压门控钾离子通道Kv1.3和Kv4.2的药理作用,及其分子机制的研究。1.Kv1.3在T细胞上具有高表达,其活性直接关系到T细胞的激活和细胞因子的分泌。本研究发现,BmP02可以有效抑制Kv1.3的电流,其EC50为大约32 n M,而对Kv3.1a和BK通道没有作用。通过计算机模拟得到了Kv1.3-BmP02复合体结构,该结构显示,BmP02的大β转角(9-16)是其与Kv1.3作用的区域。虚拟氨基酸突变的结果显示,BmP02的H9、K11、K13三个残基是两者作用的关键氨基酸残基。当H9、K11、K13被一一突变时,Kv1.3对这三个突变的毒素不再敏感,说明这三个碱性氨基酸在Kv1.3和BmP02的互作中是缺一不可的。Kv1.3的H451被突变时,BmP02对通道的抑制效果被大大降低,说明该位点可能与毒素的选择性识别有很大关系。另外,当Kv1.3 turret区域的两个天冬氨酸D421和D422被突变时,通道电流几乎不再被BmP02抑制,暗示了Kv1.3孔区外表面的电荷分布在毒素识别通道的初始阶段具有重要作用。2.在先前研究中,BmP02可以抑制大鼠心室肌细胞的瞬时外向钾电流(Ito),Kv4.2作为Ito的主要贡献者之一,是否是BmP02的直接靶点尚不得而知。本研究验证了BmP02对Kv4.2的药理学作用,发现BmP02并不能有效抑制Kv4.2的电流,但对可延缓通道的失活过程,其EC50约为850n M。同时,BmP02还有效加快了通道从失活态复活,并减缓了通道的去激活过程。当Kv4.2孔区外表面的赖氨酸被突变时,BmP02不再延缓通道失活,反而表现出抑制作用,暗示了BmP02存在两种不同的结合方式。当BmP02的E4/E5和D20/D21被突变时,毒素对野生型Kv4.2不再有作用,而对赖氨酸突变的Kv4.2仍有抑制作用。而当K11和K13被突变时,赖氨酸突变的Kv4.2对毒素不再敏感,而野生型Kv4.2的失活仍被延缓。本论文揭示了BmP02是一个双面分子,其碱性面可与Kv1.3相互作用,阻断其电流,而其酸性面可与Kv4.2相互作用,延缓通道的失活。本研究有助于深入理解毒素和通道的互作模式,对后续开发相关的特异性配体或药物提供了依据。