综合应用液体核磁共振和电生理方法揭示钾离子通道调节亚基对通道亚基的作用机制

【摘要】无论是动物还是植物,单细胞生物或者是多细胞生物,都无一不含有离子通道；并且离子通道的种类也多种多样。现如今,对离子通道的研究主要是采用膜片钳等技术记录其电流,进而了解其功能,再结合其他方法和技术对离子通道的功能与结构进行研究。本文综合应用液体核磁共振和电生理技术对离子通道重要家族-钾离子通道的调节亚基家族蛋白的结构和功能进行相关研究；论文共分为四章。第一章简单介绍了离子通道的基本知识和离子通道的研究方法。首先介绍了离子通道的基本特征与功能,接着对本文的主要研究对象钾离子通道家族和钾离子通道的辅助亚基家族进行描述,最后介绍了离子通道的主要研究方法膜片钳技术。第二章是钾离子通道调节亚基KCNE2对KCNQ1通道的调控的研究。本文内容是在我们实验室赖超华同学(已毕业)的已经解析的KCNE2蛋白结构的基础上,对KCNE2蛋白对KCNQ1通道的功能调控进行了研究。KCNQ1通道的电导和动力学可由不同的单一跨膜螺旋的辅助蛋白(如KCNE1,KCNE2等)进行调制。尽管KCNE2和KCNE1具有相对较高的二级结构同源性,但是它们的三级结构是不同的,这可能是它们对KCNQ1调控作用不同的重要原因。在本章中,我们综合应用电生理学,免疫荧光法,液体NMR和相关动力学模拟等方法对KCNE1和KCNE2的不同结构域进行了比较研究。第三章介绍了另外一个钾离子通道调节亚基MPS1的结构和功能。MPS1是最先在线虫中发现的KCNE家族成员。曾有报道说MPS1的胞内羧基末端具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性,然而我们用液体核磁共振方法解析MPS1的结构发现其胞内羧基端是一个高柔性无序卷曲构象。这个结果表明,MPS1蛋白单独存在时,其羧基末端不可能形成稳定的三维折叠,因此不太可能是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,并且功能实验也同样证明其无激酶活性。第四章对另一重要钾离子通道BK的功能进行了初步的功能及调控研究。BK钾离子通道的α亚基及其调节亚基β1和β2在哺乳动物细胞系CHO-k1细胞表达并用全细胞模式记录其电流。
【作者】李盼；
【导师】田长麟；
【作者基本信息】中国科学技术大学，生物化学与分子生物学，2014，博士
【关键词】钾离子通道；调节亚基；电生理；膜片钳；KCNE2；MPS1；BK通道；

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