KCNQ通道的h Navβ1-Tenascins分子组合调控研究

论文摘要

钾离子（K+）通道控制钾离子流出和流入细胞的运输,可分为电压门控钾通道（Kv）、内向整流钾通道（Kir）、钙激活钾通道（KCa）和双孔钾通道（K2p）四类。电压门控钾通道,有78个成员,由约40个基因组成的大家族,分为12个亚家族（Kv 1-Kv 12）。Kv 7家族,又称KCNQ家族,包含5个α亚基,Kv 7.1-7.5,由基因KCNQ 1-5编码,在不同的组织中具有功能差异性表达,是具有吸引力的药物靶点。Navβ亚基（Navβ1-Navβ4）是多功能I型跨膜蛋白,调节Navα亚基的门控,定位和转运。Navβ1亚基也被证实可以调节部分Kv通道的功能,但其亚型选择性及分子互作机制不明,Navβ1亚基对KCNQ通道功能调节更鲜有报道。细胞外基质（ECM）是一种三维大分子网络,由结构蛋白,粘连蛋白和一些蛋白聚糖够成。Tenascins是Tenascin-C（TNC）、Tenascin-R（TNR）等6个成员组成的一组细胞外基质糖蛋白,其中TNC、TNR在细胞增殖和迁移、轴突病理发现、髓鞘化、突触可塑性等方面发挥重要作用。KCNQ钾通道与胞外基质（TNC、TNR）在细胞增殖、分化和存活中都具有重要生理作用,那么细胞膜上KCNQ钾通道功能是否会受到胞外基质TNC/TNR影响?目前关于胞外基质调控钾通道的文献,鲜有报道。因此,本论文旨在探明KCNQ钾通道、h Navβ1亚基以及胞外基质（TNC、TNR）的分子互作组合调控机制,以期为临床相关疾病的预防和及新型KCNQ通道靶向治疗提供新的策略。本论文通过HEK 293 T细胞特异性转染KCNQ 1、KCNQ 2、KCNQ 3、KCNQ4,共同转染KCNQ 1+h Navβ1、KCNQ 2+h Navβ1、KCNQ 3+h Navβ1、KCNQ4+h Navβ1以及转染后孵育TNC/TNR,利用全细胞膜片钳技术深入研究KCNQ+h Navβ1、KCNQ-TNC/TNR、KCNQ+h Navβ1-TNC/TNR的电流表达变化,探究KCNQ钾通道、h Navβ1亚基以及TNC/TNR的相关分子互作组合调控机制。主要结果如下:KCNQ通道门控动力学的研究,对明确KCNQ通道的电生理特性以及研究h Navβ1亚基与胞外基质（TNC、TNR）对KCNQ通道的作用提供参考。在全细胞膜片钳模式下,分别记录HEK 293T细胞转染KCNQ 1、KCNQ 2、KCNQ 3、KCNQ4的电流,分析峰值电流、I-V曲线、Id曲线。结果显示:KCNQ 1峰值电流约为400±50 p A,电流密度约为70±5 p A/p F;KCNQ 2峰值电流约为350±50 p A,电流密度约为20±5 p A/p F;KCNQ 3峰值电约为600±50 p A,电流密度约为20±5 p A/p F;KCNQ 4峰值电流约为550±50 p A,电流密度约为15±5 p A/p F。2.KCNQ通道与h Navβ1亚基的分子互作在全细胞膜片钳模式下,记录了HEK 293T细胞中分别共转KCNQ 1+h Navβ1、KCNQ 2+h Navβ1、KCNQ 3+h Navβ1和KCNQ 4+h Navβ1的电流,分析峰值电流、I-V曲线、Id曲线。结果显示:h Navβ1显著增大了KCNQ 1的峰值电流,对KCNQ2、KCNQ 3、KCNQ 4的峰值电流无显著影响。此外,h Navβ1显著减小了KCNQ 1、KCNQ 2的电流密度,显著增大了KCNQ 3、KCNQ 4的电流密度,表明h Navβ1亚基与KCNQ通道组合,可以差异性调控KCNQ通道的门控特性。3.胞外基质（TNC/TNR）对KCNQ通道的调制在全细胞膜片钳模式下,分别记录HEK 293T细胞转染KCNQ 1、KCNQ 2、KCNQ 3、KCNQ 4后,孵育TNC或TNR的电流,分析峰值电流、I-V曲线、Id曲线。结果显示:TNC显著增强了KCNQ 2的峰值电流,显著抑制了KCNQ 3、KCNQ4的峰值电流,而对KCNQ 1的峰值电流无影响;TNR显著增大了KCNQ 1、KCNQ2、KCNQ 4的峰值电流,显著减小了KCNQ 3的峰值电流。TNC显著减小了KCNQ1、KCNQ 3的电流密度,显著增大了KCNQ 2,对KCNQ 4的电流密度无显著影响;TNR显著减小了KCNQ 1、KCNQ 3的电流密度,增大了KCNQ 2的电流密度,对KCNQ 4的电流密度几乎无影响。结果表明,TNC/TNR可以差异调节KCNQ钾通道的电生理特性。4.胞外基质（TNC/TNR）对KCNQ通道与Navβ1亚基组合的调控作用在全细胞膜片钳模式下,分别记录HEK 293T细胞共转KCNQ 1、KCNQ 2、KCNQ 3、KCNQ 4与h Navβ1亚基后,孵育TNC/TNR的电流,得到KCNQ1+h Navβ1-TNC/TNR、KCNQ 2+h Navβ1-TNC/TNR、KCNQ 3+h Navβ1-TNC/TNR、1.KCNQ通道的门控动力学KCNQ 4+h Navβ1-TNC/TNR的峰值电流、I-V曲线、Id曲线。结果显示:TNC显著增大了KCNQ 1+h Navβ1、KCNQ 2+h Navβ1、KCNQ 4+h Navβ1的峰值电流,对KCNQ3+h Navβ1的峰值电流无明显影响;TNR显著抑制了KCNQ 1+h Navβ1、KCNQ3+h Navβ1的峰值电流,显著增强了KCNQ 2+h Navβ1的峰值电流,对KCNQ4+h Navβ1的峰值电流几乎无影响。TNC对KCNQ1+h Navβ1的电流密度几乎无影响,显著增大了KCNQ 2+h Navβ1的电流密度,减小了KCNQ 3+h Navβ1、KCNQ4+h Navβ1的电流密度;TNR显著增大了KCNQ 2+h Navβ1、KCNQ 4+h Navβ1的电流密度;显著减小了KCNQ 1+h Navβ1、KCNQ 3+h Navβ1电流密度,表明TNC/TN R与KCNQ钾通道、h Navβ1亚基互作组合调控,影响钾通道的门控特性。结论:h Navβ1亚基、TNC/TNR可以差异性调节KCNQ 1、KCNQ 2、KCNQ 3、KCNQ 4的电流。TNC/TNR可以差异性调节KCNQ 1+h Navβ1、KCNQ 2+h Navβ1、KCNQ 3+h Navβ1、KCNQ 4+h Navβ1的电流。因此,明确KCNQ通道、h Navβ1亚基以及Tenascins之间的分子互作组合调控机制,有助于为解析钾通道的差异性功能表达和靶向药物筛制提供新思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 第一章 绪论
•   1.1 离子通道
•   1.2 钾离子通道
•   1.3 KCNQ通道的结构功能
•     1.3.1 KCNQ 1
•     1.3.2 KCNQ 2
•     1.3.3 KCNQ 3
•     1.3.4 KCNQ 4
•     1.3.5 KCNQ 5
•   1.4 钠通道β1 亚基的结构功能
•   1.5 胞外基质
•     1.5.1 Tenascin-C
•     1.5.2 Tenascin-R
•   1.6 钾通道与Navβ1 亚基
•   1.7 钾通道-Navβ1-胞外基质
• 第二章 材料与方法
•   2.1 实验材料
•   2.2 实验试剂
•   2.3 实验仪器
•   2.4 实验方法
•     2.4.1 DH5α感受态细胞制备
•     2.4.2 大肠杆菌DH5α与质粒DNA转化
•     2.4.3 质粒提取
•     2.4.4 HEK 293T细胞复苏
•     2.4.5 HEK 293T细胞换液
•     2.4.6 HEK 293T细胞传代
•     2.4.7 HEK 293T细胞转染
•     2.4.8 HEK 293T细胞铺片
•     2.4.9 膜片钳实验
•   2.5 实验结果分析
• 第三章 研究结果
•   3.1 KCNQ通道的门控动力学
•     3.1.1 KCNQ 1 电流特性
•     3.1.2 KCNQ 2 电流特性
•     3.1.3 KCNQ 3 电流特性
•     3.1.4 KCNQ 4 电流特性
•   3.2 KCNQ通道与Navβ1 亚基的分子互作
•     3.2.1 Navβ1 亚基对KCNQ 1 通道电流的调节作用
•     3.2.2 Navβ1 亚基对KCNQ 2 通道电流的调节作用
•     3.2.3 Navβ1 亚基对KCNQ 3 通道电流的调节作用
•     3.2.4 Navβ1 亚基对KCNQ 4 通道电流的调节作用
•   3.3 胞外基质TNC对KCNQ通道的调制
•     3.3.1 TNC对KCNQ 1 通道电流的调节作用
•     3.3.2 TN C对KCNQ 2 通道电流的调节作用
•     3.3.3 TNC对KCNQ 3 通道电流的调节作用
•     3.3.4 TNC对KCNQ 4 通道电流的调节作用
•   3.4 胞外基质TNR对KCNQ通道的调制
•     3.4.1 TNR对KCNQ 1 通道电流的调节作用
•     3.4.2 TNR对KCNQ 2 通道电流的调节作用
•     3.4.3 TNR对KCNQ 3 通道电流的调节作用
•     3.4.4 TNR对KCNQ 4 通道的电流调节作用
•   3.5 胞外基质TNC对KCNQ通道与Navβ1 亚基组合的调控作用
•     3.5.1 TNC对KCNQ 1 通道与h Navβ1 组合的调控作用
•     3.5.2 TNC对KCNQ 2 通道与h Navβ1 组合的调控作用
•     3.5.3 TNC对KCNQ 3 通道与h Navβ1 组合的调控作用
•     3.5.4 TNC对KCNQ 4 通道与h Navβ1 组合的调控作用
•   3.6 胞外基质TNR对KCNQ通道与Navβ1 亚基组合的调控作用
•     3.6.1 TNR对KCNQ 1 通道与h Navβ1 组合的调控作用
•     3.6.2 TNR对KCNQ 2 通道与h Navβ1 组合的调控作用
•     3.6.3 TNR对KCNQ 3 通道与h Navβ1 组合的调控作用
•     3.6.4 TNR对KCNQ 4 通道与h Navβ1 组合的调控作用
• 第四章 讨论
•   4.1 KCNQ通道与h Navβ1 亚基的分子互作
•   4.2 胞外基质（TNC/TNR）对KCNQ通道的调制
•   4.3 胞外基质（TNC/TNR）对KCNQ通道与h Navβ1 亚基组合的调控作用
•   4.4 课题不足
•   4.5 课题延伸
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 本论文基金资助项目
• 攻读学位期间科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高瑞

导师: 白占涛

关键词: 钾通道,亚基

来源: 延安大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 延安大学

基金: 镜像痛敏相关的Tenansins-Beta亚基-Nav1.7互作机制(31860270)国家自然科学基金地区科学项目(2019.1-2022.12)资源药物研究与利用创新团队(2017KCT-35)陕西省创新人才推进计划重点科技创新团队计划(2017.01-2020.12)

分类号: Q25

总页数: 78

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