延迟整流钾电流（I_K）包括快激活I_Kr和慢激活I_Ks两种成分,其中KCNQ1和KCNE1分别编码I_Ks通道的孔区α亚单位和辅助β亚单位。I_Ks是大动物2、3相复极的重要电流。已有报道,KCNQ1及KCNE1基因突变引起I_Ks减小或者增大,致动作电位复极延迟或加速,心电图上分别表现为长QT综合征（long QT syndrome,LQT1或者LQT5）和短QT综合症（short QT syndrome,SQT2）。在高血压、冠心病和心肌缺血等引发的心肌肥厚和心衰以及糖尿病等病理状态下,均伴有I_Ks减小,而这是造成获得性LQT综合征的重要原因。LQT和SQT均以高发室性心律失常为特征。因此,研究KCNQ1/KCNE1通道的功能调节具有重要意义。据报道,磷酸化是通过调节通道功能从而影响心肌电生理功能的有效方式之一,其中PKC磷酸化对离子通道的调控备受关注。早期实验结果显示,PKC对克隆的小鼠、大鼠心脏的I_Ks表现明显的抑制作用,而对豚鼠心脏的I_Ks表现为增大作用,对此种属依赖性产生的原因解释为,PKC使KCNE1的Ser102位点磷酸化而抑制电流,而豚鼠缺乏此位点,故表现为增大电流。最新研究表明,PKC磷酸化KCNE1-S102后,通过加快膜蛋白内吞而下调通道功能。然而,激活PKC可增大表达人源的KCNQ1/KCNE1通道电流（KCNE1上存在S102）,故KCNQ1上存在可上调通道功能的磷酸化位点。我实验研究结果发现,在豚鼠心室肌细胞（KCNE1上缺乏S102）,通过激活PKC通路抑制I_Ks。综上,激活PKC对I_Ks的调控作用表现为增大电流和抑制电流两种结果。由于不同PKC亚型对通道功能可能具有相反的作用,因此我们推测PKC对I_Ks不一致的调控结果可能由不同的PKC亚型所致。有报道PKCβⅡ、ε亚型选择性增大I_Ks,而α、β1、δ亚型对电流没有明显影响;PKCε亚型中介PMA和肾上腺素α受体增大豚鼠心房I_Ks的作用。综上,PKC可显著地调控I_Ks功能,但迄今对于不同PKC亚型特异性调控I_Ks的认识非常有限。为此,本研究主要采用膜片钳电生理技术拟解决以下问题（1）激活不同PKC亚型对I_Ks的调节作用。（2）确定介导抑制、增大I_Ks两种相反作用的PKC亚型。（3）PKC亚型特异性调控I_Ks的分子机制。第一部分不同PKC亚型对I_Ks的调节作用目的:激活不同PKC亚型对I_Ks的影响。方法:构建稳定表达KCNQ1和KCNE1的HEK293细胞线,观察PMA、cPKC激动肽和PKCε激动肽对通道电流的影响。为避免电流的衰减,实验采用穿孔膜片全细胞模式记录I_Ks。结果:在稳定转染I_Ks的HEK293细胞,外液中加入PMA（100 nM）后,去极化外向电流及复极化的尾电流明显增加。在+50mV电压下,尾电流密度由37.20±6.98 pA/pF 增加到 45.39±7.01 pA/pF（P<0.05）。PMA对I_Ks的增大作用5min出现,10-15 min左右达到稳态,冲洗后不能完全恢复。由激活曲线得出给药前V₁/2和斜率因子分别为20.04±1.31 mV和15.69±0.76,应用PMA后的V₁/2和斜率因子分别为14.48±2.21 mV和16.99±1.94,PMA使I_Ks激活曲线发生左移。在电压+10 mV～+50 mV范围内,PMA可明显降低通道的激活时间常数,在+50 mV电压下,激活时间常数由926.14±128.01 ms减小到756.57±115.23 ms（P<0.05）。在电极内液中加入cPKC激动肽和PKCε激动肽及其各自乱码对照肽（所有肽都连接穿孔肽）,结果如下:与cPKC对照肽相比,cPKC激动肽使I_Ks电流密度增加,当电压去极至+50 mV时,尾电流密度由26.26±4.46 pA/pF（cPKC 对照肽）增加到 37.13±4.72 pA/pF（cPKC激动肽）（P<0.05）。应用cPKC对照肽激活曲线的V₁/2和斜率因子分别为18.03±2.2 mV和17.8±1.5,而应用cPKC激动肽激活曲线的V1/2和斜率因子分别为8.9±2.7mV和15.6±0.9,曲线明显发生左移。在电压+10 mV～+50 mV范围内,cPKC激动肽可明显减小通道的激活时间常数,在+50 mV,激活时间常数由1142.09±168.85 ms降低到608.71±99.38 ms（P<0.05）。与PKCε对照肽相比,PKCε激动肽使I_Ks电流密度下降,当电压去极至+50 mV时,尾电流密度由40.81±6.78 pA/pF（PKCε 对照肽）下降到 16.68±2.26 pA/pF（PKCε 激动肽）（P<0.01）,而激活曲线V1/2和斜率因子没有发生改变,激活时间常数也没有发生改变。小结:PMA和cPKC激动肽增大I_Ks,使通道激活曲线发生左移,降低激活时间常数;PKCε激动肽抑制I_Ks,但不影响激活曲线和激活时间常数。第二部分确定中介I_Ks不同调节的PKC亚型目的:前期报道血管紧张素Ⅱ（Ang Ⅱ）通过PKC信号通路抑制豚鼠心室肌I_Ks,第一部分实验发现PMA增大I_Ks,为此本部分实验确定中介抑制、增大I_Ks两种相反作用的PKC亚型。方法:在稳定转染I_KsHEK293细胞上,瞬时转染人的Ang Ⅱ受体AT1cDNA,观察AngⅡ对I_Ks的影响。进一步采用siRNA技术分别敲低PKCα PKCβ和PKCε亚型,观察AngⅡ和PMA对以上细胞的调节作用,从而确定中介抑制、增大I_Ks两种相反作用的PKC亚型。结果:首先在表达系统进一步确定Ang Ⅱ对I_Ks的影响。在稳定转染I_Ks的HEK293细胞上,共转染人AT1 cDNA,外液中加入Ang Ⅱ（100 nM）后2-3 min去极化外向电流及复极化的尾电流均明显减小,10-15 min左右达到稳态,在+50 mV,尾电流密度由55.40±11.03 pA/pF减小到42.29±8.89pA/pF（P<0.05）,抑制作用冲洗后不能完全恢复。其中约400%细胞在给药后1 min出现一过性微弱增大（约7%）。在0.1-1000 nM范围内,Ang Ⅱ以浓度依赖性方式抑制I_Ks,以I_Ks尾电流抑制率为纵坐标做Ang Ⅱ抑制I_Ks的量效曲线,经Hill方程拟合后得到IC50=7.5 nM。Ang Ⅱ对I_Ks的半数激活电压及激活时间常数都没有影响。转染siRNA特异性敲低PKC亚型的表达,观察Ang Ⅱ（K100 nM）和PMA（100 nM）对抑制、增大I_Ks的影响。结果发现,转染PKCα+PKCβ siRNA后,Ang Ⅱ对I_Ks的抑制作用与转染对照siRNA无明显差别;而转染PKCε siRNA特异性敲低PKCε表达后,Ang Ⅱ对尾电流的抑制（+50 mV下）显著弱于对照（10.95%vs 26.06%,P<0.05）,表明Ang Ⅱ对电流的抑制由PKCε中介。转染（乱码）对照PKC siRNA后,PMA使I_Ks（+50 mV下）增加31.84%,分别敲低PKCα、PKCβ的表达,PMA对尾电流的增加幅度较对照显著减弱,分别为16.82%（P<0.05）、10.58%（P<0.01）;共同敲低 PKCα 和 PKCβ后,电流增强作用几乎消失;敲低PKCε的表达不影响PMA的作用（28.87%vs 31.84%,P>0.05）。表明PMA对电流的增强作用由cPKC的PKCα和PKCβ中介。小结:以上的实验表明,AngⅡ对克隆人的I_Ks呈现抑制作用,此抑制作用由PKCε中介,而PMA对I_Ks的增强作用由PKCα和PKCβ中介。第三部分PKC亚型特异性调控I_Ks的分子机制目的:分析不同PKC亚型对I_Ks调节的分子机制。方法:分别突变KCNQ1、KCNE1上PKC的潜在磷酸化位点,观察Ang Ⅱ和PMA抑制、增强电流作用的改变,分析不同PKC亚型对通道调控的分子机制。结果:KCNQ1上N端有2个、C端有4个评分较高的PKC潜在磷酸化位点,分别是S95、T96和S409、S464、T513、S577,而KCNE1上只有一个潜在PKC磷酸化位点,即S102。将上述KCNQ1上6个和KCNE1上的1个潜在磷酸化位点分别突变为丙氨酸,另外同时将KCNQ1 上N端2个或C端4个潜在磷酸化位点突变,分别为 KCNQ1-2M（含 N 端 S95A 和 T96A）和 KCNQ1-4M（含 C 端 S409A、S464A、T513A、S577A）。经检测,上述所有突变通道的动力学特征与野生型一致。我们发现,Ang Ⅱ（100 nM）对 KCNQ1/KCNE1-S102A突变通道尾电流的抑制程度明显小于对野生型通道的抑制（10.84%,vs 30.59%,P<0.05）,以上结果提示KCNE1上的S102是PKC抑制通道功能的磷酸化位点。同时我们注意到,KCNE1上S102突变后AngⅡ对通道的抑制作用并没有完全消失,推测除S102外,KCNQ1上也存在抑制通道功能的磷酸化位点。进一步的实验表明,Ang Ⅱ对KCNQ1N端突变通道（KCNQ1-2M）尾电流的抑制程度为11.71%,显著弱于对野生型通道的作用（30.59%,P<0.01）,而KCNQ1的C端突变（KCNQ1-4M）和并不影响Ang Ⅱ的抑制作用（30.62%,P>0.05）。以上结果说明,KCNQ1的N端参与PKC对通道功能的抑制。分别突变N端的S95和T96均可减弱Ang Ⅱ对通道的抑制作用,对S95A和T96A通道的抑制分别为15%（P<0.01）和16.33%（P<0.01）,说明S95和T96都参与PKC抑制通道功能。联合突变KCNQ1的N端与 KCNE1 的 S102 后,Ang Ⅱ 对通道（KCNQ1-2M/KCNE1-S102A）的抑制作用几乎消失（2.76%,P<0.01）。以上结果说明PKC在I_Ks上有三个抑制位点,分别是KCNQ1上的S95、T96和KCNE1上的S102。KCNE1上S102突变并不影响PMA增大I_Ks的作用,我们推断KCNQ1亚基有增强通道功能的位点。PMA对KCNQ1-2M/KCNE1和KCNQ1-4M/KCNE1通道的电流增加分别为31.74%和3.18%,N端突变与野生型通道作用无明显区别（P>0.05）,而C端突变几乎取消了其增强作用。结果说明KCNQ1亚基C端参与PKC对通道作用的增强性调控。进一步分别突变C端四个位点,结果显示,PMA对S409A、S464A、T513A、S577A突变通道电流分别增加12.98%、8.56%、6.37%以及11.71%,均较野生型显著降低。结果说明KCNQ1亚基C端的S409、S464、T513以及S577是PKC增强通道功能的磷酸化位点。我们进一步在HEK293细胞上表达克隆的豚鼠KCNQ1/KCNE1通道,将KCNQ1上N端唯一的潜在磷酸化位点S96突变为丙氨酸后,Ang Ⅱ对突变通道的抑制作用几乎消失,进一步表明KCNQ1上N端磷酸化抑制通道功能。小结:KCNQ1亚基存在PKC抑制、增强通道功能的位点,N端磷酸化抑制通道功能,而C端磷酸化增强通道功能;KCNE1上的S102磷酸化则抑制通道功能。