电压门控钠通道的β亚基调控机制

电压门控钠通道是细胞电兴奋的重要分子基础,由一个α孔道亚基和单个或多个β辅助亚基构成。β亚基以直接与钠通道α亚基结合或以细胞粘附分子方式,组合或单独调节α亚基的表达定位及门控特性。因此,β亚基与α亚基不同亚型的细胞特异性表达组合,是神经元内在特性的内源性调控机制之一。本文基于钠通道β亚基不同亚型差异表达与功能的多样性调控,解析疼痛、癫痫等通道病发生发展的β亚基相关机制,以期为靶向电压门控钠通道的临床诊疗和新药发现提供新策略。     

电压门控钠离子通道β亚基的研究

电压门控钠离子通道对Na+的选择性通透是神经元等兴奋性细胞产生动作电位的基础。该通道为跨膜蛋白,主要是由形成孔道的α亚基和一个或几个辅助性的β亚基组成,近年来发现,β亚基对α亚基的调节主要是在调节钠通道的膜上表达和亚细胞定位方面。由于β亚基的突变不仅能够引起动作电位的传导异常,导致神经元功能障碍,引发多种心脏系统疾病,包括恶性心律失常、Brugada综合征、QT间期延长综合征及其他传导性疾病,还能引起亨廷顿病(Huntigton’s diaease,HD)等神经系统疾病。本文就近几年钠离子通道β亚基生理功能的研究及其突变体与疾病的关系等方面作一阐述。     

辅助亚基KChIPs对Kv4钾通道的“钳制”调节作用

快速失活电压门控型钾通道对于神经元兴奋性发挥重要的调节作用,从而影响神经元的功能,如疼痛的信号传导等.拥有四个钙结合位点"EF-hand"的胞浆蛋白KChIPs(Kv channel-interacting proteins)属于神经钙感受器(NCS)家族,与Kv4(Shal)的α亚基共组装成为天然复合体,在神经元和心肌分别编码瞬间低阈值A型K+电流ISA(transient subthreshold A-type K+ current)和瞬间外向K+电流ITO(transient outward K+ current).辅助亚基KChIPs与Kv4 N端的特异性结合有助于电压门控钾通道四聚体的形成和稳定,从而增加通道向细胞膜表面的转运,并调节通道的失活动力学和恢复速率等.本文基于近期解析出的Kv4 N末端与KChIP1的复合晶体结构,着重阐述Kv4钾通道与其辅助亚基KChIPs的相互作用机制.在Kv4 N端/KChIP1复合结晶体中,每一个KChIP1分子分别与两个邻近的Kv4 N末端相结合,即单个KChIP1同时与周围的两个Kv4相互作用,而形成分子数比为4:4的"钳制"结构.Kv4和KChIPs相互作用的结构机制为基于结构的化合物设计以及治疗膜兴奋性相关疾病提供了基础.     

钠离子通道β4亚基糖基化的初步研究

异常表达的糖蛋白与PD等多种神经退行性疾病有关。糖蛋白组学研究发现,电压门控钠离子通道β4亚基在PD病人脑组织中表达明显增加。为了深入探索β4亚基及其糖链在帕金森发生发展中的作用,采用PD转基因鼠对其表达进行验证,对其潜在的糖基化位点进行定点突变,构建重组表达质粒。结果发现,在新生PD转基因鼠和野生成鼠脑组织中有~38kDa蛋白条带表达,而在新生野生鼠脑组织中不表达;用PNGase F酶处理去除糖链后,~38kDa蛋白条带变成迁移速递更快的较小分子量条带,说明β4亚基是高度糖基化的蛋白,并且其糖基化与生长发育有关。将突变重组质粒转入HEK-293细胞和小鼠神经瘤细胞Neuro2A中表达,结果发现突变型质粒分子量明显低于野生型。为研究β4亚基及其糖链的功能提供了一定的实验数据并打下了基础。     

电压门控钙通道辅助亚基α2δ-1的结构和分子药理

电压门控钙通道(voltage-gated calcium channel, VGCC)辅助亚基α2δ-1在神经元兴奋传递中起促进作用,是加巴喷丁(gabapentin)和普瑞巴林(pregabalin)的作用靶点。α2δ-1由高度糖基化的α2亚基和δ亚基以4对二硫键相连,包含4个串联的Cache结构域和1个von Willebrand A结构域,但δ亚基的C-末端结构尚未完全解析。α2δ-1的结构和作用机制研究进展主要聚焦于以下3点:(1)α2δ-1的C-末端,传统观点认为含有跨膜基序(motif)。另一个观点认为是GPI锚定,尚缺乏直接的实验证明;(2)α2δ-1对电压门控钙离子通道的影响,包括直接的和非直接的调控对电压门控钙通道的膜上转运和电流的影响,以及α2δ-1的翻译后修饰对钙电流的影响;(3)α2δ-1不依赖于钙通道,而与其他蛋白质存在相互作用,互作效应表现在兴奋性电流增大或促进神经突触发生。在疾病研究方面,本文主要综述α2δ-1在慢性疼痛中的机制研究。α2δ-1参与的生理活动的分子机制复杂,现已突破传统的局限于电压门控钙通道辅助亚基的角色,并将有可能通过α2δ-1建立跨细胞膜的蛋白质-蛋白质相互作用网络的动态膜微区,以进一步评估其生理、病理和药理的相关性。     

昆虫钠离子通道的研究进展

昆虫只有一个或两个电压门控钠离子通道α亚基基因,但两种转录后修饰(选择性剪切和RNA编辑)实现了昆虫钠离子通道的功能多样性.昆虫β辅助亚基TipE和TEH1-4在钠离子通道表达和调控中也起着重要作用.电压门控钠离子通道在动作电位的产生和传递中至关重要,是多种天然和人工合成神经毒素及杀虫剂的作用靶标,包括广泛使用的拟除虫...     

禾谷缢管蚜钠通道辅助亚基对钠通道基因表达水平及杀虫剂敏感性的影响

【目的】通过分析禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi钠通道辅助亚基对钠通道功能的影响,探究辅助亚基在钠离子通道的门控性质中的作用。【方法】分别显微注射dsRpNa_vH1和dsRpNa_vH2对钠通道基因RpNa_vH1和RpNa_vH2进行RNAi后,采用实时定量PCR(qRT-PCR)技术测定禾谷缢管蚜成蚜5个钠通道辅助亚基基因(RpTEH1,RpTEH2,RpTEH3,RpTEH4和RpTipE)的表达量;利用qRT-PCR技术和杀虫剂生物测定分别测定RNAi干扰RpTipE对禾谷缢管蚜成蚜钠通道及其辅助亚基基因表达量以及LC₅₀浓度高效氯氟氰菊酯敏感性的影响;利用双电压钳技术检测非洲爪蟾Xenopus laevis卵母细胞单独注射果蝇Drosophila钠通道基因DmNa_v22 cRNA及DmNa_v22 cRNA分别与果蝇钠通道辅助亚基基因DmTipE及禾谷缢管蚜钠通道辅助亚基基因RpTEH2,RpTEH3,RpTEH4和R...     

BK通道对大鼠肾脏缺血再灌注损伤的作用及机制

目的:探讨缺血再灌注损伤早期肾脏皮质内大电导钙依赖性钾通道(BK)通道的表达及意义。方法:建立成年SD大鼠肾脏急性缺血再灌注损伤模型,快速收集24小时缺血大鼠与对照大鼠血和损伤侧肾脏皮质标本,使用ELISA方法检测血肌酐和尿素氮含量,实时荧光定量RT-PCR和蛋白免疫印迹方法检测肾脏组织中BK通道α亚基的m RNA表达水平和蛋白表达水平。结果:(1)急性缺血再灌注大鼠损伤侧肾脏皮质BK通道α亚基m RNA水平较对照大鼠同侧肾脏皮质的表达明显降低(P0.01)。(2)急性缺血再灌注大鼠损伤侧肾脏皮质BK通道α亚基蛋白水平较对照大鼠同侧肾脏皮质的表达也明显降低(P0.05)。(3)NS1619预处理缺血再灌注大鼠血尿素氮和血肌酐含量显著降低(P0.05)。结论:BK通道表达和功能的改变是参与大鼠肾脏缺血再灌注损伤的重要机制。     

仙居鸡抑制素α亚基成熟区的cDNA克隆及其在卵泡中表达的研究

根据发表的鸡抑制素α亚基序列设计引物,用RT－PCR技术从仙居鸡卵泡的颗粒细胞总RNA中扩增出了抑制素α亚基成熟区序列,并进行了克隆和测序,结果显示,仙居鸡成熟α亚基是由113个氨基酸(aa)残基组成的蛋白质,具有1个糖基化位点和7个半胱氨酸残基,与发表的鸡和哺乳类相应序列对比,其核苷酸序列的同源性分别为98％和61．4％－68．7％,其预测氨基酸序列的同源性分别为97．3％和64．6％－69％,且所测鸡α亚基成熟区的糖基化位点及半胱氨酸殖基的数目和位置与发表的鸡和乳类相似,说明该亚基的序列及结构在不同物咱间具有高度保守性,提示其可能具重要的生理功能,鸡各级卵泡中α亚基mRNA表达丰度的定量分析显示,从SYF到F1中,随着卵泡的成熟α亚基的表达量降低,其在SYF和F6－8中表达量最高,在LWF中表达量很低,说明α亚基在卵泡的吸收,选择及优势化过程中起重要调节作用。     

禾谷缢管蚜阳离子通道基因RSC1的克隆、分子特性及诱导表达分析

【目的】SC1通道(sodium channel 1)是昆虫体内一种重要的离子通道,被认为是一种开发新型杀虫剂的神经靶标。本研究拟克隆禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi的SC1通道基因,并初步分析其生理功能及其与SC1类通道、电压门控钠离子通道、电压门控钙离子通道的进化关系。【方法】采用RT-PCR技术,克隆了禾谷缢管蚜SC1基因完整的开放阅读框;利用实时荧光定量PCR技术,分析禾谷缢管蚜成蚜在不同浓度的高效氯氟氰菊酯诱导下SC1基因表达变化。【结果】获得了禾谷缢管蚜SC1基因(命名为RSC1)完整的开放阅读框(Gen Bank登录号为KU640190),其长度6 687bp,编码2 228个氨基酸。RSC1具有SC1通道的结构特征,有一个不同于电压门控钠离子通道和电压门控钙离子通道的特殊DEEA模体(motif)。系统进化分析结果显示,RSC1与电压门控钠离子通道组成一个进化枝,电压门控钙离子通道组成另外一个进化枝,SC1与电压门控钠离子通道在进化上有更近的起源关系。实时荧光定量PCR分析结果表明,LC15,LC35和LC503种剂量的高效氯氟氰菊酯处理6 h后,禾谷缢管蚜RSC1基因表达量相对于清水对照显著下调,表达量分别为对照的0.57,0.82和0.78倍;3种剂量的高效氯氟氰菊酯处理24 h后,禾谷缢管蚜RSC1基因表达量分别为对照的2.19,1.33和1.19倍,其中LC15(0.1484 mg/L)胁迫下RSC1基因的表达量显著上调。【结论】SC1类通道与电压门控钠离子通道在进化起源上有更近的关系。RSC1通道可能是高效氯氟氰菊酯的次级靶标。由于RSC1和其同源基因只存在于节肢动物中,脊椎动物尚未发现该类基因,因此这类通道可能作为开发新型杀虫剂的神经靶标。     

电压门控钠离子通道疾病的研究进展

细胞膜上的电压门控钠离子通道（Voltage-gated Sodium Channels,VGSCs）是细胞形成动作电位过程中重要的组成构件,由一个大的α亚基和一个或多个不同的β亚基组成,中央是具高度选择性只允许钠离子通过的亲水通道。电压门控钠离子通道在调节细胞膜电位、维持细胞离子稳态、细胞增殖和凋亡等生理过程中发挥着重要作用,因而钠离子通道自身的异变或是相关基因的变异都可能引起一系列身体病变。本文主要介绍了电压门控钠离子通道的结构与功能,阐述了其与癌细胞侵袭转移和神经病理性疼痛的关系,并介绍了几种典型的由钠离子通道基因变异引起的疾病。随着对电压门控钠离子通道及其异常分子机制研究的不断深入,新成果将为生理学、药理学和病理学等领域的研究提供理论基础和新的研究思路,为离子通道疾病的临床预防、诊断与治疗找到新途径。     

电压门控钠离子通道β4亚基的研究进展

电压门控钠离子通道由一个功能性的α亚基孔道蛋白和几个起辅助作用的β亚基组成。已知的4种β亚基共同调节钠离子通道的功能,并且在控制神经兴奋性、细胞黏附、迁移等方面发挥重要作用。其中β4亚基是钠离子通道的阻遏蛋白,可以诱导产生复苏电流。当β4亚基在基因或蛋白质水平表达异常时,会导致多种疾病的发生,如神经退行性疾病、长QT综合征等。我们简要综述了β亚基的结构与功能、各β亚基之间的关系、β亚基异常表达与相关疾病,以及β亚基与钠通道抑制剂的相互作用,并对β4亚基的研究发展方向予以评述。     

重组人蛋白激酶CK 2α亚基的原核表达、纯化与鉴定

将构建成功的人蛋白激酶 CK2 α亚基 c DNA的重组质粒 ,转化大肠杆菌 BL2 1 ( DE3) ,IPTG诱导后获特异高效表达 ,表达蛋白占菌体总蛋白的 30 % ,但大多数重组蛋白以不溶形式存在 .表达产物依次进行 DE- 5 2、P1 1磷酸纤维素和肝素 - Sepharose柱层析分离 ,最后从 30 9mg可溶性蛋白质中得到 6.1 mg纯化蛋白 . SDS- PAGE显示纯化的蛋白质为一分子量 4 2 k D的单一蛋白带 .Western- blot的结果证明 :纯化的表达产物与抗人 CK2α抗体可发生特异性免疫反应 . CK2α和β亚基等摩尔分子混合可组成有完全活性的全酶 .重组的 CK2全酶的性质和功能与该酶的已知特性一致 .这些结果证明重组蛋白是人蛋白激酶 CK2 α亚基     

微载体上依赖于整全蛋白α2亚基的细胞与细胞外基质的粘附

Vero细胞是肾上皮细胞,合成并分泌层粘连蛋白和IV型胶原,从而在细胞外形成对细胞生长、迁移等有重要影响的细胞外其质膜。已知影响细胞与细胞外基质相互作用的蛋白质分子是整合蛋白。微载体所提供的三维立体培养条件与细胞在体内的生长、迁移条件相似,为在体外研究体内类似过程提供了很好的模型。通过蛋白质印迹法可以检测到：正常培养条件下,在微载体上培养48小时,Vero细胞表达整合蛋白α2亚基（Fig.la);如果同时加入层粘蛋白,α亚基的表达量显著提高（Fig.1b)。正常培养条件下,培养10天,Vero细胞在微载体上形成密集的多层生长,α2亚基表达量明显高于培养初期（Fig.1c)。间接免疫荧光标记（Fig.2)和免疫电镜观察（Fig.3）证实：在层粘连蛋白作用下,α2亚基大量表达,并定位于细胞“附着班”位置的细胞膜上。此时,如果再用抗层粘蛋白抗体处理,可观察到原“附着斑”消失,α2亚基在细胞内呈散布状（Fig.4)。整合蛋白α2亚基的表达和与层粘连蛋白的“附着斑”提供了Vero细胞在微载体上附着和迁移的基础。可能,不同的细胞外基质可以通过不同的整合蛋白来调节细胞活动。     

BK通道在细胞膜上的单分子定位及空间分布

目的：研究大电导、钙离子和电压激活的钾离子通道（BK通道）在HEK293细胞膜上的单分子定位及其总体空间分布情况。方法：分别用mEos2、Dronpa等荧光蛋白标记BK通道的α亚基和辅助性β2亚基,将这些质粒在HEK293细胞内瞬时转染以表达通道蛋白,然后用激光共聚焦荧光显微成像、全内反射荧光显微成像、光敏定位荧光成像等技术观察BK通道的亚细胞定位及单分子分布,并用电生理实验技术检测荧光蛋白对BK通道有影响。结果：激光共聚焦荧光显微成像和全内反射荧光显微成像技术只能在亚细胞水平定位通道蛋白,BK通道在细胞膜上聚集并形成不规则的蛋白簇,它的仅亚基和β2亚基在细胞膜上完全共定位;光敏定位荧光成像技术成功定位BK通道蛋白簇里面的单分子,虽然α和β2亚基紧紧靠在一起,它们之间依然存在空间距离;BK通道的质膜表达和功能特性不受荧光蛋白的影响。结论：BK通道蛋白簇里面包含大量的α和β2亚基的蛋白单分子,它们紧密地聚集在一起,但是并没有完全共定位,在分子水平上揭示了BK通道α和p亚基功能耦合的结构基础,为以后研究大分子蛋白质间的相互作用机制提供了很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。     

BK通道在细胞膜上的单分子定位及空间分布*

摘要目的：研究大电导、钙离子和电压激活的钾离子通道（BK通道）在HEK293 细胞膜上的单分子定位及其总体空间分布情况。 方法：分别用mEos2、Dronpa 等荧光蛋白标记BK通道的α亚基和辅助性β2 亚基,将这些质粒在HEK293 细胞内瞬时转染以表 达通道蛋白,然后用激光共聚焦荧光显微成像、全内反射荧光显微成像、光敏定位荧光成像等技术观察BK通道的亚细胞定位及 单分子分布,并用电生理实验技术检测荧光蛋白对BK通道有影响。结果：激光共聚焦荧光显微成像和全内反射荧光显微成像技 术只能在亚细胞水平定位通道蛋白,BK 通道在细胞膜上聚集并形成不规则的蛋白簇,它的α亚基和β2 亚基在细胞膜上完全共 定位;光敏定位荧光成像技术成功定位BK通道蛋白簇里面的单分子,虽然α和β2 亚基紧紧靠在一起,它们之间依然存在空间 距离;BK通道的质膜表达和功能特性不受荧光蛋白的影响。结论：BK通道蛋白簇里面包含大量的α和β2 亚基的蛋白单分子, 它们紧密地聚集在一起,但是并没有完全共定位,在分子水平上揭示了BK通道α和β亚基功能耦合的结构基础,为以后研究大 分子蛋白质间的相互作用机制提供了很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表 达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。     

烟夜蛾G蛋白αq亚基（HassGαq）的抗血清制备及在触角中的免疫定位

为了明确烟夜蛾Helicoverpa assulta G蛋白αq亚基（HassGαq）在雄性触角中的定位,进而探索该亚基在烟夜蛾嗅觉信号传导过程中的作用,本实验首先以原核表达的HassGαq蛋白作为抗原免疫Balb/c小鼠,制备了抗血清。SDS-PAGE分离雄性烟夜蛾触角匀浆上清液后,Western blot检测结果表明,所制备的抗血清可识别HassGαq蛋白,同时也与非目的蛋白发生反应,说明在雄性烟夜蛾触角中HassGαq基因可能有多个转录本,或者可能有多种G蛋白α亚基表达。此外,商品化的anti-G_q/11α抗血清可特异地识别HassGαq蛋白。因此,利用anti-G_q/11α抗血清和免疫组化方法对HassGαq蛋白在雄性烟夜蛾触角中进行定位,结果显示HassGαq在雄性烟夜蛾触角毛形感器和锥形感器的基部以及感器腔中皆有表达。据此推测HassGαq可能参与烟夜蛾的嗅觉信号传导。     

人蛋白激酶CK2α′亚基在大肠杆菌中的克隆、表达及其重组蛋白的纯化与性质鉴定

通过RT PCR从HL 6 0细胞获得人蛋白激酶CK2α′亚基编码区cDNA ,将NdeⅠ HindⅢ双酶切的PCR产物和pT7 7表达载体进行定向克隆、细菌转化、电泳初筛和限制性酶切分析鉴定 .随机挑选阳性克隆进行DNA测序确证 ,筛选含与已知序列完全相符的重组质粒 (命名为pTCKA′) .将其转化BL2 1(DE3)菌 ,IPTG诱导后未见高效特异表达 .然后将人CK2α′cDNA亚克隆至GST融合蛋白表达载体 ,经同样转化和诱导步骤后可见一蛋白特异高效表达 .Western印迹结果证明 :该蛋白能与兔抗人CK2α′3 3 3 3 50 肽段抗血清发生特异性免疫反应 .采用GSH Sepharose 4B柱纯化 ,凝血酶酶切 ,最后从 4g细菌获 4 4mg纯化重组蛋白 .通过性质鉴定和酶动力学分析证明 :克隆、表达和纯化的重组蛋白是有生物学活性的人CK2α′亚基 .     

藻红蓝蛋白α-亚基脱辅基蛋白与藻蓝胆素的重组

利用在大肠杆菌中表达的藻红蓝蛋白α－亚基脱辅基蛋白与藻蓝胆素PCB重组,吸收光谱、荧光光谱和高效可逆光化学性质分析表明,藻红蓝蛋白α－亚基脱辅基蛋白与藻蓝胆素直接重组,生成的胆素蛋白中辅基色素仍为藻蓝胆素;而藻红蓝蛋白α-亚基脱辅基蛋白与藻蓝胆素在藻红蓝蛋白α－亚基重组酶（pecE和pecF基因的表达产物）催化下重组,生成的胆素蛋白中辅基色素转变为藻紫胆素,并具有高效可逆光化学特性。     

整合素α6亚基在不同年龄段小鼠睾丸精原细胞表达观察

目的探索整合素α6亚基在生后不同年龄组小鼠生精细胞中的分布.方法用免疫组织化学方法对出生后不同年龄阶段昆明小鼠的睾丸生精上皮进行整合素α6亚基的定位.结果生后第1、7d的昆明小鼠睾丸生精细胞中未能检测到α6亚基;而生后第14、21、28、35、42d和成年后昆明小鼠均能检测到α6亚基在精原细胞胞膜上存在.结论整合素α6亚基可作为出生14d后小鼠睾丸精原干细胞的表面标志,用于筛选精原干细胞.