蛋白磷酸化对kir通道门控机制影响的研究

《蛋白磷酸化对kir通道门控机制影响的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、蛋白磷酸化对Kir通道门控机制影响的研究第一章绪论离子通道是一种在生物体中广泛存在的跨膜蛋白质分子。离子通道能够使离子有序高效地顺着电化学梯度跨膜流动，来维持细胞内、外环境离子浓度的动态平衡，因此它对调节细胞膜电位、递质的释放、腺体激素的分泌、免疫细胞的免疫反应等诸多生理过程起着重要作用。离子通道通过通道蛋白结构的构象变化介导特定离子跨膜输运的过程称为门控过程，门控性质是离子通道重要特性之一，也是其实现生理功能的有力保障，因此研究关于通道门控过程及其调控机制具有重要意义。内向整流钾离子通道（InCh

2、annels，Kir）是一种具有非电压依赖性，电流电压关系呈现内向整流特性的钾离子通道。Kir通道广泛分布在心肌细胞、神经细胞、血细胞、破骨细胞、内皮细胞、胶质细胞和上皮细胞等细胞组织中，具有调控膜兴奋性及调控神经元信号，调节心律，细胞保护及维持血管张力，维持激素的分泌和肾脏及神经胶质的钾稳态，影响上皮的钠钾离子的转导，调节细胞代谢状态和胰岛素分泌等重要生理功能[1]。Kir通道功能的异常将诱发很多诸如心律失常的遗传病，高胰岛素血症，新生儿糖尿病和肾性失盐综合征等疾病。Kir通道的门控过程受PIP2

3、、pH、ATP等多种因素调节，除此之外，蛋白磷酸化也是调节Kir通道门控过程[2]的重要因素。蛋白磷酸化(去磷酸化)是在靶点蛋白上添加（去除）磷酸基团的过程，这是一种常见的蛋白质可逆修饰。离子通道是蛋白激酶重要的靶点蛋白，磷酸基团的添加（去除）能够通过诱导通道构象变化从而改变通道的打开几率、单通道电导或者调节细胞膜上的功能通道数目等方式明显改变兴奋性细胞和非兴奋性细胞的电生理特性[3,4]。ROMK2通道是内向整流钾离子通道家族的一种亚型通道，该通道主要分布在小鼠耳蜗神经节的星形细胞以及肾脏中，在调

4、节钾离子的分泌方面起着关键作用[5]。膜片钳实验和定点突变实验表明[6,49,50]：该通道上存在三个依赖于蛋白激酶A的磷酸化位点，通道蛋白上特定氨基酸的磷酸化能够通过调节通道的打开几率以及通道在细胞膜上的表达数目来调节通道的活动。然而对于相关蛋白磷酸化是如何诱发通道产生构象改变，从而调控通道门控过程的机制的研究鲜有报道。在本论文中，将以内向整流钾通道ROMK2为研究对象，主要研究蛋白磷酸化调控该通道的门控机制，具体内容分为六章：第一章为绪论，主要介绍了本文的研究背景和研究的主要内容。第二章是关于内

5、向整流钾离子通道以及本文的研究对象ROMK2的生物背景知识的介绍，同时介绍了离子通道实验和理论的研究进展。第三章主要介绍蛋白磷酸化对不同离子通道功能调控的研究进展。第四章是本文关于蛋白磷酸化能够调控内向整流钾离子通道的方法的介绍。第五章是论文的核心部分，采用同源模建、分子动力学模拟、靶向分子动力学、分子对接等方法研究、阐述ROMK2通道上的Ser200的磷酸化调节通道功能的分子机制。第六章为本论文的结论与展望，归纳总结了所做的工作，整理得到的结论，并进一步的提出主要的创新点，同时指出研究工作中存在的

6、缺陷，并对之后的工作进行展望。.第二章内向整流钾离子通道简介2.1离子通道的基本特征与分类离子通道具有离子选择性、门控特性、和高通透性三个显著的特征。⑴离子选择性。指一种通道优先让某种离子通过，而另一些离子则不容易通过该种通道的特性。例如钠通道开放时，钠离子可通过，而钾离子则不能通过。这是由该通道的结构所决定的。⑵离子通道的门控特性。离子进出通道除通道的选择性外，还有通道的活性调节，即通道的开放或关闭两种构象。当通道接受到适当的信号时，通道会激活，构象发生变化，通道打开，离子可以通过通道，当信号结束

7、时，通道则关闭，离子通道通过这种开放和关闭的构象之间转换来调节离子的跨膜输运。⑶高通透性。离子通道是只允许某一种或一类无机离子通过的跨膜蛋白孔道，它的离子转运速率相当高，一个离子通道每秒可以转运108个离子。目前离子通道的研究非常广泛，人们对离子通道分类的原则也不尽相同。根据通道对离子的选择特性，可以将离子通道分为钠通道、钾通道、氯通道、钙通道、水通道等；根据门控机制的不同，将离子通道分为电压门控型、配体门控型和机械门控型。离子通道是跨膜蛋白，而不同的离子通道在结构上的跨膜链数目不同，而且不同的离子

8、通道的亚基数目也不相同，因此也可根据通道的结构对离子通道分类，分为二次跨膜通道、四次跨膜通道、六次跨膜通道和八次跨膜通道。本文的研究对象为二次跨膜单孔通道。..2.2内向整流钾离子通道简介内向整流钾离子通道（Kir）因其使钾离子流入细胞比流出细胞更容易，电流电压关系为非线性（图2.1），因而被称为内向整流钾离子通道或Kir通道[7,8]。内向整流钾离子电流是在骨骼肌中首次被发现[9]，随后的研究表明该通道广泛分布在心肌细胞、神经细胞、血细胞、破骨细胞、卵母细胞等细胞组