PNAS解析調控心臟收縮的爭議蛋白
日期：2014-03-06 09:14:56
目前，布蘭迪斯大學的研究人員，解開了心臟細胞中負責調控心臟收縮的一個有爭議的結構。相關研究結果發表在2014年3月3日的《PNAS》雜志。
電壓門控鉀離子通道是分布最廣、類型最多的一類離子通道，它存在于所有的真核細胞內，主要參與細胞膜靜息電位和動作電位復極化過程的調節，決定著動作電位的發放頻率和幅度。鉀通道是大約50個基因編碼的α亞單位的聚合物，單個鉀通道是同源四聚體，4個亞基對稱的圍成一個傳導離子的中央孔道，恰好讓單個鉀離子通過。心臟和內耳中的鈉離子通道是由KCNQ1（Q1）編碼的α亞基和KCNE1（E1）編碼的β亞單位組成。Q1和E1的遺傳性突變與心律失常和耳聾有關。
多年來，科學家們一直都在爭論，構建一個鉀離子通道到底需要多少數量的KCNE1蛋白，理論上是1到14之間的任何一個值。現在，布蘭迪斯大學的研究人員發現，這些通道是由2個E1構建而成。對這個通道構造的了解，是理解威脅生命的心臟疾病（例如心律失常）和治療這些疾病的藥物開發的關鍵所在。
這份報道向以前一項“關于百萬美元藥物開發試驗目前正使用哪一個的研究結果”發出了挑戰，該研究認為每個通道必需1到4個E1。布蘭迪斯大學的研究人員希望他們的這一新發現可能有助于制備更有效的模型，來研究心臟疾病及其治療。
生物化學助理教授Leigh Plant，連同博士后研究人員Dazhi Xiong、Hui Dai和生物化學教授Steve Goldstein，在2014年3月3日的《PNAS》雜志上發表了相關研究結果。
一次單一的心跳是心臟肌肉緩慢的擴張和收縮。在某種程度上，心跳可以受心臟細胞表面的一系列通道控制，這些通道能夠調控不同離子進出細胞的運動。鉀離子通道，是由蛋白Q1和E1組成，對于結束每一次心臟收縮是至關重要的。Q1構建鉀離子流經的孔道，E1s控制這個孔道如何緩慢的打開和關閉、每個細胞表面有多少通道以及它們如何被藥物調控。
Goldstein帶領的研究小組，以超高的檢測靈敏度，在哺乳動物活細胞內觀察到了E1，計算了單個通道中的蛋白質，而在這個研究領域中這些事情從來沒有做過。由于這一機制已經被廣泛地爭論過，Goldstein及其研究小組因此使用三種不同的方法來計算E1，包括用不同的熒光染料標注它們，以及使用一種蝎毒素結合Q1。在每種方法中，研究小組都得到了相同的結果。結果表明，具有高水平E1的細胞中的鉀離子通道，E1亞單位不超過2個。具有低水平E1的細胞產生的鉀離子通道（2個E1亞單位）和Q1通道（沒有E1亞基）——具有1個E1亞基的通道似乎不能形成或被限制不能在細胞表面表達。
然而，在科學上總是有爭論的余地，Goldstein及其研究小組表示，他們希望這些發現將為研究人員提供一把典型的鑰匙，解開心跳的紛繁難懂之處。
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