特异性且作用较PKA的调控作用弱至少两倍。有研究证明在KCNQ1/KCNE1通道上有两个功能各不相同的PKC作用位点，KCNE1上的磷酸化位点N102是PKC对IKs进行调控的作用位点［13］。除此之外，PKC预调控会阻碍PKA对IKs的调控，而且PKC对于已经因为PKA调控而增强的IKs电流不产生作用，这说明PKA和P KC对IKs的调控是互相排斥的。
4 IKs阻断剂
IKs对甲磺酸盐类有抵抗作用，但可被色原烷醇类（293B、HMR-1556）,吲哚帕胺，硫喷妥钠，异丙酚和地西泮（L-768、673，L735、821或L-7）选择性阻断［1 5～17］。此外，色原烷醇类对于开放通道的阻断作用具有对映选择性，（-）3R，4S-293B和（-）3R，4S-HMR1556为有效的IKs选择性阻断剂就是很好的例子［1 8］。
IKs一开始就是Ⅲ类抗心律失常药的非常有吸引力的作用靶点。这是因为IKs由于它的缓慢失活特性在高速驱动频率下会出现累积，于是IKs阻断剂有希望在高频率下更有效地延长APD。实际上，在人心室肌细胞中，293B延长APD和不应期且与频率无关，所以认为IKs阻断剂与IKr阻断剂相比较而言，致心律失常性更低［1 9］。另外，因为IKs激活发生0mV附近，而这个电压较浦肯野纤维的动作电位更正，IKs在这个水平上应该不会延长APD。而在心室肌细胞中，平台电位更正（≈+ 20mV），使得IKs本质上更多地被激活，反而阻断IKs可能会明显延长APD。这两种作用的净结果可能是减少了极化过程中药物诱发的离散程度并降低致心律失常性。
IKs阻断剂延长心脏APD和QT间期，并能缓解已治愈心肌梗死动物由于急性冠脉缺血、运动而引发的室性快速心律失常，这种QT间期延长可因为受到β-肾上腺素的刺激而得到增强。犬左心室动脉灌流中，293B延长心室APD和QT间期，并且并不引发TdP，然而在293B存在的情况下，异丙肾上腺素会缩短心内膜和心外膜上的ADP，但对M细胞没有影响，这样就加强了复极化过程中的透壁不均一性，
引发TdP［20］。这就是为什么β-肾上腺素对LQT1及LQT5型病人有治疗作用，但在交感活性增强（体力活动和应激状态）的情况下会增加这些病人发生致死性心律失常的危险［21］。
此外，在正常情况下，不考虑起搏频率，293B和L-7只能在最低程度延长犬心室肌和浦肯野纤维的APD，这可能是因为其他的K电流能提供足够的复极化贮存。因此，当复极化贮存因为QT延长药物（IKr和IKs阻断剂），心肌重构（心衰、心肌肥厚）或遗传缺陷减少时，IKs阻断剂能够使得心室APD明显延长，增加复极化的离散程度并导致TdP心律失常。另外，在IKr阻断剂存在的情况下，IKs或IK1的抑制会造成逆频率依赖现象［22］。这些发现提示同时阻断几种K通道的药物很可能比特异性通道阻断剂危险性更大。
5 展望
从最开始Noble和Tsien发现哺乳动物心脏中独特的慢激活K+通道以来，IKs
在人类心脏电生理学中所扮演的角色渐渐引起了人们的关注。直到发现LQTs与IK s通道上两个亚单位上突变之间的联系，这个通道蛋白复合物对于维持正常心脏功能的重要性变得越来越清晰。定位突变及电压钳制技术与分子基因技术相结合，使我们能够了解更多关于这个重要离子通道的基本特性。虽然如此，但是关于IKs通道功能特性的结构基础以及调控的分子基础还有待研究完善。这些研究能使开发新型的IKs通道药理学调控方法成为可能，并且能促进发现对获得性和遗传性LQTs 病人复极化异常有效的介入疗法。
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(wuwei1970的博客) 原来心肌复极、静息状态的电活动分别是由不同类型的钾通道负责：高钾、低钾血症对心肌兴奋性的影响 问题1：高钾血症时，心肌复极时钾通道通透性增大，钾外流变快，但心肌静息状态时钾外流却减慢，两者不是矛盾吗？ 问题2：低钾血症时，为什么骨骼肌、平滑肌的兴奋性下降、而心肌细胞的兴奋性升高？ 答：可兴奋细胞（心肌、骨骼肌、平滑肌等）细胞膜上钾通道电流越强，钾外流越多，细胞内负电荷就越多，细胞的兴奋性越低;反之，钾外流越少，细胞内负电荷越少，细胞的兴奋性就越高。 心肌细胞的钾通道种类多，分为： 1. 电压依赖性钾通道，包括： Ik (延迟外向整流钾通道）：Ikr（快激活整流钾电流）, Iks（慢激活整流钾电流）, Ikur （ultra-rapid激活整流钾电流) Ik1(内向整流钾通道(inward rectifier potassium current），Ito (瞬时外向钾通道） 2. 配体/ 受体激活的钾通道，包括：IkATP (ATP依赖性钾通道）, IkAch（乙酰胆碱依赖性钾通道, IkAA（花生四烯酸依赖性钾通道） 上述各种钾通道，在心肌细胞的正常电生理活动和病理状态下的电活动中各自发挥其特定的作用。一般而言，电压依赖性钾通道和IkAch在心肌细胞的正常电生理活动中起重要作用，而在心肌缺血等病理条件下，配体/ 受体激活的钾通道如IkATP，IkAA等变得重要。 心肌细胞动作电位复极化及静息膜电位的形成，分别由不同类型的钾通道参与： （1）心肌细胞动作电位复极相的主要离子流取决于Ikr（快激活整流钾电流）, 其辐值大小决定了动作电位复极的速率。细胞外钾离子浓度变动对心肌Ikr的通透性会产生影响，即: 细胞外低钾时，心肌细胞Ikr变弱，钾外流减少，复极变慢，故心肌收缩性（平台期钙内流）
植物钾离子通道的分子生物学研究进展 闵水珠 (浙江大学生命科学学院，浙江杭州，310029) 摘 要：钾离子通道是植物钾离子吸收的重要途径之一。近年来，已从多种植物或同种植物的不同组织器官 中分离到多种钾离子通道基因，包括内向整流型钾离子通道基因( 如OsAKT1，DKT1，Ktrrl ，KIl l ，KZM1，ZMK2 等) 和外向整流型钾离子通道基因(如CORK ，PTOR K ，STOR K 等) 。文章分别从结构、功能以及相关基因等三 方面综述了关于植物钾离子通道的分子生物学研究进展，并对应用生物工程技术改良植物的钾营养性状进 行了讨论。 关键词：钾离子通道；结构；基因 中图分类号：Q945；Q735 文献标识码：A 文章编号：1 004 —1 524(2005)03—01 63—07 T he progress on the m olecular biology of t h e K channels in plants M G Shui— zhu ( Co／e ge o f Li fe Science ， 慨 Un ive rsity ，Ha．~ hou 310029 ，China ) A bstract ：Tif s review summar i zed recent progresses on molecular biology of K channels in plants ，including structure and their elevant genes in specialty．The latter is d i v i ded into inward-rectifying K channel(K in) genes(OsAKT 1，DKT1， KFrl ，KDC1，KZM1，ZMK2，etc．) and o utward-~ tifyin g K channel(K out) gene s (C O R K ，FIDR K ，STOR K ，etc．) ．The possibilit y of impr o v i n g potassium nutr i tion of pla n t by bioengineerin g is also d i scussed in this paper． K ey words ：K channel；structure ；gene 离子通道(ion channe1) 是跨膜蛋白，每个蛋 白分子能以高达l08个／秒的速度进行离子的被 动跨膜运输，离子在跨膜电化学势梯度的作用下 进行的运输，不需要加入任何的自由能。一般来 讲，离子通道具有两个显著特征：一是离子通道 是门控的，即离子通道的活性由通道开或关两种 构象所调节，并通过开关应答相应的信号。根据 门控机制，离子通道可分为电压门控、配体门控、
离子通道研究进展 陆亚宇（江苏教育学院生物系） 指导老师：戴谷（江苏教育学院生物系） 摘要：随着对离子通道研究的逐步深入, 各种研究方法都暴露出一定的局限性. 目前, 对于离子通道的研究工作进入了一个新阶段,即对不同方法的综合应用阶段,这不仅有助于人们在分子水平上认识离子通道的结构和功能的关系,也为不同领域的科学家提供了更多的合作机会.首先介绍了离子通道理论及实验研究方法, 并分析了各种研究方法综合应用的必要性,展望了这一领域的发展前景及其所面临的挑战性问题.并介绍最新的全自动膜片钳技术及其最新进展,它具有直接性、高信息量及高精确性的特点。近来在多个方面作出新的突破,如高的实验通量表现,较高的自动化程度、良好的封接质量、微量加样等。目前,该技术在以离子通道为靶标的药物研发,药物毒理测试以及虚拟药筛等方面有广阔的应用前景。全文对全自动膜片钳仪器的原理和技术细节作简单介绍。并简单介绍最新的关于K+通道在烟草中的发现，并对利用现代生物技术手段提高烟叶含钾量进行了展望。 关键字：离子通道; 实验方法; 全自动膜片钳；钾离子通道 前言： 细胞是通过细胞膜与外界隔离的,在细胞膜上 有很多种离子通道（如右图）,细胞通过这些 通道与外界进行离子交换。离子通道在许多细 胞活动中都起关键作用,它是生物电活动的基 础,在细胞内和细胞间信号传递中起着重要作 用。随着基因组测序工作的完成,更多的离子 通道基因被鉴定出来,离子通道基因约占 1 . 5% ,至少有400个基因编码离子通道。相应的 由于离子通道功能改变所引起的中枢及外周疾 病也越来越受到重视。 离子通道的实验研究最初主要来源于生理学实 验。1949～1952年, Hodgkin等发展的“电压钳 技术” 为离子通透性的研究提供技术条件。60 年代中期,一些特异性通道抑制剂的发现为离 子通道的研究提供有力武器。1976年Neher和 Sakmann发展的膜片钳技术直接记录离子单通 道电流,为从分子水平上研究离子通道提供直 接手段。80年代中期,生化技术的进步,分子生物学以及基因重组技术的发展,使人们能够分离纯化许多不同的通道蛋白,直接研究离子通道的结构与功能关系。 通道结构和功能的研究日益成为电生理学、分子生物学、生物化学、物理学等多学科交叉的热点问题.对离子通道进行研究,传统的实验方法是电压钳技术、膜片钳技术等电生理学研究方法[; 传统的理论方法主要包括PNP模型和布朗动力学模型, 伴随计算机技术的迅猛发展和X 射线晶体衍射图谱技术在离子通道研究中的应用, 以及Mackinnon 等用X 射线晶体衍射技术成功解析出多个高分辨率离子通道三维空间结构,使得人们得以使用分子动力学模拟和量子化学计算等模拟在分子水平认识离子通道结构和功能的关系;随着分子生物学快速发展,又出现了定点突变技术、人工膜离子通道重建技术等实验技术手段本文中,笔者将
() 原来心肌复极、静息状态的电活动分别是由不同类型的钾通道负责：高钾、低钾血症对心肌兴奋性的影响 问题1：高钾血症时，心肌复极时钾通道通透性增大，钾外流变快，但心肌静息状态时钾外流却减慢，两者不是矛盾吗 问题2：低钾血症时，为什么骨骼肌、平滑肌的兴奋性下降、而心肌细胞的兴奋性升高 答：可兴奋细胞（心肌、骨骼肌、平滑肌等）细胞膜上钾通道电流越强，钾外流越多，细胞内负电荷就越多，细胞的兴奋性越低;反之，钾外流越少，细胞内负电荷越少，细胞的兴奋性就越高。 心肌细胞的钾通道种类多，分为： 1. 电压依赖性钾通道，包括： Ik (延迟外向整流钾通道）：Ikr（快激活整流钾电流）, Iks（慢激活整流钾电流）, Ikur（ultra-rapid 激活整流钾电流) Ik1(内向整流钾通道(inward rectifier potassium current），Ito (瞬时外向钾通道） 2. 配体/ 受体激活的钾通道，包括：IkATP (ATP依赖性钾通道）, IkAch（乙酰胆碱依赖性钾通道, IkAA（花生四烯酸依赖性钾通道）
上述各种钾通道，在心肌细胞的正常电生理活动和病理状态下的电活动中各自发挥其特定的 作用。一般而言，电压依赖性钾通道和IkAch在心肌细胞的正常电生理活动中起重要作用，而在心肌缺血等病理条件下，配体/ 受体激活的钾通道如IkATP，IkAA等变得重要。 心肌细胞动作电位复极化及静息膜电位的形成，分别由不同类型的钾通道参与： （1）心肌细胞动作电位复极相的主要离子流取决于Ikr（快激活整流钾电流）, 其辐值大小决定了动作电位复极的速率。细胞外钾离子浓度变动对心肌Ikr的通透性会产生影响，即: 细胞外低钾时，心肌细胞Ikr变弱，钾外流减少，复极变慢，故心肌收缩性（平台期钙内流）＼自律性（复极4相自发钠内流）增强; 反之，细胞外高钾时，Ikr变强，钾外流增多, 复极变快，心肌收缩性、自律性下降。 (2) 心肌细胞静息膜电位（正常：-90mv) 则主要受Ik1(内向整流钾通道)及背景钠内流的影响（参见人卫，朱大年等主编的“生理学”第8版P101-102）这一点与骨骼肌、平滑肌不同，骨骼肌、平滑肌无Ik1）。整流是引用物理学上的名词,指电流易向一个方向流动,而不易向反方向流动；内向整流（inward rectification)是指正离子易从细胞外流入胞内,而不易从细胞膜内流向膜外（参见人卫，姚泰的“生理学”第5版P88）。Ik1(内向整流钾通道)开放程度受膜电位的影响。低钾血症，心肌细胞膜发生超极化趋势时（静息膜电位在-85mv 以下），Ik1激活，促进钾内流的电场力大于促进钾外流的浓度势能，钾则内流；以阻止钾外流，而基础的钠内流又使膜部分去极化，从而使心肌细胞的静息电位绝对值减小，故兴奋性增高。而骨骼肌、平滑肌无Ik1,所以低钾血症骨骼肌、平滑肌发生超极化趋势时，无法阻断钾的外 流，从而最终引起超极化现象，骨骼肌、平滑肌的兴奋性下降。 (3) 高钾血症,心肌细胞静息状态时根本无超极化发生（因为高血钾导致心肌细胞静息状态时细胞内外钾浓度差缩小，钾外流变少，静息膜电位绝对值变小，如为-75mv),心肌兴奋性会因为较接近阈电位而暂时升高，但当静息膜电位过于接近阈电位-60mv时，快钠通道完全失活，心肌兴奋性下降。 综合（1）（3）点可回答问题1，第（2）点可回答问题2。 总之，细胞外钾变化对心肌的影响是：低钾血症时，钾外流变少，心肌兴奋性、自律性升高; 高钾血症时，（复极）钾外流变多，自律性下降，心肌兴奋性先升后降。因自律性就是心肌自律细胞的兴奋性，故简而言之，低钾血症时心肌兴奋性升高，高钾血症时心肌兴奋性降低！
整流是一种物理现象，指正方向的导通远远大于逆方向的导通。就电学而言，指的是电流在导体内流动时，正方向的电导（ conduction ）远远大于逆方向的电导。从钾离子流来说，当膜电位处在钾的电－化学平衡电位（ E K ）时，净跨膜钾流为零。当膜电位负于 E K 时， K + 内流；而当膜电位正于 E K 时， K + 外流。前者为内向电流，后者为外向电流。如果不存在整流现象的话，钾流的电流－电压关系应是一条直线或基本上是一条直线。 图 4 － 2 是兔心室肌细胞 I K1 电流的电流－电压关系曲线。横轴是膜电位，0 左侧细胞内为负， 0 右侧细胞内为正。纵轴是膜电流，本图为 I K1 钾电流，0 以下为内向电流， 0 以上为外向电流。从本图可以看出，当膜电位负于－ 80mV 时（超极化）， I K1 的 K + 流呈直线向下的内向电流。当膜电位去极化时， I K1 的 K + 流没有按内向电流的斜率呈直线向上的外向电流，而是趋向平坦，也就是向下移位或内向移位，这就是内向整流现象，故 I K1 钾流又称为内向整流钾流。 图 4－2 兔心室肌细胞 I K1 电流的电流－电压关系曲线
实验证明， I K1 通道的内向整流现象并非由于门控活动引起，而是膜电位去极化时，细胞内的 Mg 2+ 和多胺（如腐胺、亚精胺、精胺）移向 I K1 通道内口并堵塞之，钾离子不能循 I K1 通道外流，从而出现内向整流现象。在实验中，如果移去细胞内的 Mg 2+ 和多胺，则 I K1 通道的内向整流现象消失。 快反应心肌细胞在静息电位（或最大舒张电位）水平时， I K1 通道处于开放状态。在动作电位去极化的过程中，由于内向整流现象， I K1 通道逐步被堵塞，到去极化达－ 20mV 以上时， I K1 通道几乎完全被堵塞， K + 通过 I K1 通道的外流量几乎为零。正由于 I K1 通道的内向整流特性和 I K 通道的延迟激活特性，细胞内 K + 很难流出细胞外，造成复极化困难而使动作电位呈现平台期。当动作电位因 I K 外流而复极时，由于细胞膜内电位逐渐变负，内向整流现象逐步解除，细胞内 K + 离子可以经 Mg 2+ 通道外流。由于这时电－化学驱动力较大， K + 经 I K1 通道外流的量比静息电位时还大，促进动作电位的完全复极。嗣后，又回复到静息电位状态（图 4-3 ）。 快反应细胞中的心房肌细胞，由于瞬时外向钾流 I to 比较大，持续到动作电位2 期，使 2 期中仍有足够量的 K + 外流，引起复极化，所以心房肌细胞的动作
协同参与调节其复极过程, 并以延迟整流钾通道（delayed rectifier potassium cur- rent,IK）的作用最为重要。20 世纪60 年代末,Noble 和Tsien 首次在羊浦 成分, 分别称为IK1和IK2［1］。1990 年Sanguinetti等观察了E24031对豚鼠单 不同的敏感性分别命名为快速激活的延迟整流钾通道（rapidly activated delaye ctivated delayed rectifier potassuim curr- ent, IKs）。目前，普遍认为IK 包含3个成分，除了上述的两种通道以外，还包含超快激活的延迟整流钾电流（ul
至少两倍。有研究证明在KCNQ1/KCNE1通道上有两个功能各不相同的PKC作用位点，KCNE1上的磷酸化位点N102是PKC对IKs进行调控的作用位点［13］。除此之外，PKC预调控会阻碍PKA对IKs的调控，而且PKC对于已经因为PKA调控而增强的IK s电流不产生作用，这说明PKA和PKC对IKs的调控是互相排斥的。 4 IKs阻断剂 IKs对甲磺酸盐类有抵抗作用，但可被色原烷醇类（293B、HMR-1556）,吲 哚帕胺，硫喷妥钠，异丙酚和地西泮（L-768、673，L735、821或L-7）选择性阻断［15～17］。此外，色原烷醇类对于开放通道的阻断作用具有对映选择性，（-）3 R，4S-293B和（-）3R，4S-HMR1556为有效的IKs选择性阻断剂就是很好的例子［1 8］。 IKs一开始就是Ⅲ类抗心律失常药的非常有吸引力的作用靶点。这是因为I Ks由于它的缓慢失活特性在高速驱动频率下会出现累积，于是IKs阻断剂有希望在高频率下更有效地延长APD。实际上，在人心室肌细胞中，293B延长APD和不应期且与频率无关，所以认为IKs阻断剂与IKr阻断剂相比较而言，致心律失常性更低［19］。另外，因为IKs激活发生0mV附近，而这个电压较浦肯野纤维的动作电位更正，IKs在这个水平上应该不会延长APD。而在心室肌细胞中，平台电位更正（≈+20mV），使得IKs本质上更多地被激活，反而阻断IKs可能会明显延长APD。这两种作用的净结果可能是减少了极化过程中药物诱发的离散程度并降低致心律失常性。 IKs阻断剂延长心脏APD和QT间期，并能缓解已治愈心肌梗死动物由于急 性冠脉缺血、运动而引发的室性快速心律失常，这种QT间期延长可因为受到β-肾上腺素的刺激而得到增强。犬左心室动脉灌流中，293B延长心室APD和QT间期， 并且并不引发TdP，然而在293B存在的情况下，异丙肾上腺素会缩短心内膜和心外膜上的ADP，但对M细胞没有影响，这样就加强了复极化过程中的透壁不均一性， 引发TdP［20］。这就是为什么β-肾上腺素对LQT1及LQT5型病人有治疗作用，但
【doc】新型降压药—钾通道开放剂 新型降压药—钾通道开放剂 t7,sfri1'1988,f1296,8 18,scrip1987,f1238):6 l9,Chtm;catabstractsVc185:10892,1t 2O,月刊药卓(日'1988,3O)lo):68 21,Japanreedica】ne?s1987,197:9 22,最近0新药{日)1987,88:905 23,script987,(12)9t2T.'129:21 24,Scr_【)1987,(1223):57 25,月耐药事c日'1988,30(2':73 26,Scrp1987(1823):27,(1LJ9):I1 27,Dru月s198B,31(4)288 28,月刊药事(日)1989,27(11);79 29,蛀近9新药1987,38:228,1986,37:181 a0,月刊药事(日)1989,27(n)j82 81scrj[I 32,ScTj[1 33,ScriP 34,scrj【】 35,Scr;P 36ScriP 1g88,(1332):22,(1聃4):23 1988,t1394)23 1988-(1358):26.c189223 (13,56){24 1988,(157):2c1359):24 9,医药工业信息版
3B,Scr{I B0,月刊药事 40,仕id. 4L,外国医药情报(日 42,外国药讯 新型降压药一钾通道开放剂 北京医院孙祥榴 钾通遭开放荆是一种新型抗高血压及治疗心绞痛的药物,它同于B阻滞剂和Ca 甘拮抗剂.是通过使钾通道开放,导致超极状态,从而使平滑肌松弛而产生降压作用. 在心肌和血管平滑肌上都存在有兴奋性细胞,其细胞膜对阳离子有选择性的通透性. 而这种通透性的变化是由于对不同离子有选择性通遭时开时闭所致.钙离子通道是细胞膜上双层膜脂质的蛋白通道,对钙离子有选择性,它的形成与静息电位有关.细胞不动( 静息时)膜内为负,膜外为正,等量异七电荷(极化状态),此时膜内钙离子浓度比膜外变数十倍,膜对钾离子通透性增强[), 钾通道开放,钾离子向外流动,膜电位负值加大,电位差加太,使之接近于钾离子的平衡电位,引起超极化.因为钾离子参与平精肌起步点细胞自发性峰形放电活性,细胞内减少钾离子,自发电活动减少.血舒舒张等.同时钎通道开放可抑制操纵钙离子通道,减少钠离子和钙离子内流.[2)许多研究者发现高血压动物血管对刺激的反应性增强,平糟肌1988,(1921i16 1988.(1367)2L 1988-第8期l16 1987累(1259}27 19B8,91t3':B 1989,28(8):?3
?综述m迅展?J Med Res,Apr2019,Vol.48No.4 TWIK相关性酸敏感钾离子通道与疾病研究进展 闻璐姚晓光李南方 摘要TASK-1利TASK-3是广泛表达于全身各组织，产生外向钾离子电流，受细胞外酸浓度抑制而不受经典钾离子阻滞剂影响的TWIK相关性酸敏感钾离子通道;TASK-1和TASK-3参与中枢神经系统、呼吸系统、心房颤动、肾上腺皮质激素、炎症免疫及肿瘤的发生等-系列牛?理病理过程，有望为相关疾病药物治疗研究提供靶点 关键词TASK-1和TASK-3中枢神经系统呼吸系统心房颤动肾上腺皮质炎症和肿瘤 中图分类号R4文献标识码A1)01 双孔钾通道(K2P)是背景钾通道或漏钾通道，即改变钾背景电流可以调节细胞膜电位和电阻，从而调节细胞的兴奋性和反应性，可由不同类型的G蛋白偶联受体的调节。双孔钾通道是由两个亚单位组成的双聚体结构，每个亚单位含有4个跨膜区(TM1-TM4)，其中TM1与TM2、TM3与TM4之间形成2个孔道(P1和P2),组成4T M/2P的结构。随着研究不断深入，根据结构和功能性质可被划分为6个亚类'o从人类肾脏中克隆到对生理范围内细胞外pH 值变化具有极高敏感性的双孔钾通道，命名为TWIK 相关性酸敏感钾离子通道，包括TWIK相关性酸敏感钾离子通道1(TWIK-related acid-sensitive K*chan-nel-1,TASK-1,KCNK3,K2p3.1)、TW1K相关性酸敏感钾离子通道3(TWIK-related acid-sensitive K+channel-3,TASK-3,KCNK9,K2p9.1)和TWIK相关性酸敏感钾离子通道5(TWIK-related acid-sensitive K+channel-5,TASK-5,KCNK15, K2pl5.1)。TASK-3是从大鼠小脑克隆并且发现与TASK-1具有55%~60%的序列同一性。其中TASK-1和TASK-3构成了大部分pH值敏感的钾电导，这些通道在结构上与酸中毒有关并受到抑制，在许多生理病理过程均有参与TASK-5进入TASK亚家族主要是基于结构相似性。与TASK-1和TASK-3通道相反,TASK-5不能在功能上表达，尽管其mRNA在个别组织中大量表达，但是可能需 基金项目：新驰维吾尔|'1治区庆学联合基金资助项H(2016D0IC127)作者单位:830001乌伶木齐，新船维吾尔白治区人民医院高血压中心、新僵髙血用研究所 通讯作者：李南方.教授.博士生导师.电子信箱：l.>anfang2016@https://www.doczj.com/doc/be9089260.html, 10.11969/j.issn.1673-548X.2019.04.039 要一些其他未确定的伙伴亚基在质膜或细胞器中形成功能通道，其相关研究报道也很少。因此.本文就TASK-1.TASK-3及其表达产物与疾病的相关研究进展做一综述。 -.TASK-1.TASK-3的分布与调节 TASK-1、TASK-3广泛表达于各个组织，例如大脑皮质、脑干前包氏复合体、视网膜神经节细胞、颈动脉体、舌下神经核、肾上腺皮质、心房、棕色脂肪及癌症中等⑵。TASK-1和TASK-3蛋白约有60%的氨基酸同源性，在钾传导、成孔、膜结合结构域的相 似性最高。TASK-1、TASK-3通道能被体内外的许 多生理和病理因素所调节,TASK通道几乎不依赖电压，对各种神经递质、药物化合物(即挥发性麻醉药)和物理化学因素(温度、pH值、氧分压、CO：分压、渗透圧、Zn"等)都很敏感，而经典的钾离子通道阻滞剂对其无影响。TASK钾通道电导受细胞外酸性pH 值的抑制，是由两个TASK-1亚基、两个TASK-3亚基或一个TASK-1和一个TASK-3亚基组成的同源或异二聚体通道，它们有不同的pH值敏感性， 其酸敏感性主要是由大胞外环/螺旋盖区域的组氨酸残基的质子化引起，缺乏一个或两个TASK通道 的敲除小鼠表现出多种表型，包括颈动脉体化学感受受损，睡眠破碎、抗抑郁行为、原发性醛固酮增多症、低肾素原发性高血压、心脏传导和复极异常、癫痫及肺动脉高压等"。另外.TASK通道在基因研究中也有报道。在一项全基因组关联研究中，人类TASK-1的失活突变与家族性肺动脉高压相关和房性心律失常有关"：。TASK-3基因770G>A 突变使通道活性降低进而改变神经元发育，产生以 智力迟钝、低肌张力和面部畸形为特征的Birk Barel 综合征⑹。 ?160?
中国医药报/2005年/7月/16日/第006版 医疗卫生 心肌细胞膜钾离子通道研究进展 聂松义 细胞膜在维持细胞稳态方面起着主要作用。心肌细胞膜中含有各种离子转运蛋白，包括多种钾离子通道。这些钾离子通道依靠和其他蛋白质的相互作用发挥正常功能和生理作用。Kv4.2钾离子通道（编码瞬时外向钾通道）和蛋白质KCHiP2具有相互作用。由加拿大McGill大学A.Shrier 教授第一次发现的KCHiP2增强Kv4.2表达需要和Kv4.2的羧基端直接作用的机制，引起与会专家的高度关注。Shrier教授介绍了他在心肌细胞膜钾离子通道方面的研究成果。 Shrier教授等研究人员采用膜片钳技术，免疫共沉淀、免疫组化和GST折叠式分析发现Kv4.2电流增加可能是Kv4.2表达加强及Kv4.2和KCHiP2相互作用增加通道稳定的结果。他们还发现一个新的心肌细胞膜蛋白组学特性和另一钾离子通道HERG通道（编码Ikr钾电流）。 心肌细胞膜富含蛋白质和离子通道，他们通过亚细胞分段分离技术，包括差异和密度梯度离心法及免疫分离法，纯化介于中层的成分，并采用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳和凝胶胰岛素消化液分离；使用串连的MS-MS光谱测定法鉴定多肽。在有或没有免疫提纯的情况下，他们发现600多种蛋白质有40%与细胞膜和伴随的细胞支架有关；大约65%和细胞信号，运输和细胞之间粘附相关。此外，他们还发现30种蛋白质尚无确定的功能。 据介绍，他们研究的第一阶段是进一步分析心肌细胞膜在病理情况下蛋白质的改变，包括局部缺血，心衰和糖尿病。在最近的研究中，他们用蛋白组学方法研究Kv4.2和HERG通道相互作用的配偶体。其方法是转染HA标记的HERG和Kv4.2到HL-1心肌细胞系。随后，他们用HA 抗体通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳，胰岛素消化和MS-MS光谱测定法使离子通道和伴随的蛋白质免疫沉淀。 如今他们在HERG分析方面获得了很大成功，已确定了50多种有可能的HERG相互作用的蛋白质，并发现是这种相互作用在通道运输、定位和调节中具有重要作用。这项研究最有启迪意义的是发现新的配偶体HERG通道，它可提供有关通道生成和调节方式的信息。 第1页共1页
摘要： ATP敏感性钾通道（ATP-sensitive potassium channel，KATP）于1983年由Noma首先在豚鼠的心肌细胞上发现，其特征是通道活性随胞内ATP浓度升高而被显著抑制。KATP通道现已证明多种组织细胞包括人的心肌细胞存在该通道，尤其在心肌缺血、室性心动过速、心衰的情况下，是重要的心脏保护因子，对于指导临床药物治疗、靶点的选择上具有重要的指导价值，本文将具体阐述KATP在心肌中的分布及生理功能。 关键词：ATP敏感性钾通道；电生理特性；生理功能 分子生物学研究表明，K ATP通道是两个亚基构成的复合体，即内向整流钾通道(inwardl y-rectifying potassium channel，Kir)和ATP结台蛋白超家族成员磺酰脲类受体(sultfo nylurea receptor，SUR)， Kir亚基有Kir6.1和Kir6.2，形成通道的离子孔道；SUR 又分为SUR1和SUR2(SUR2A，SUR2B)，调节K ATP的功能及药物和ATP对通道的敏感性。不同的K ir亚基和SUR亚基相互结合，形成了不同组织K ATP分子结构的多样性，而分子结构的不同又决定了不同组织K ATP功能特征的复杂性。日前认为，心肌细胞K ATP是由Kir6．2和SUR2A组成；胰腺口细胞K ATP由Kir6.2和SUR1组成；血管平滑肌K ATP由Kir6.1和SUR2B组成。但P u等[1]敲除小鼠心肌细胞SUR2亚基上的NBD1区即格列苯脲的作用位点，仍能用免疫组织化学、共沉淀和PCR技术证实存在NBD2和格列苯脲敏感的K+通道，这说明心肌细胞膜上的K A TP通道有不同的种类组合。K ATP的功能取决于SUR和Kir亚基的分子连接方式。 1 K ATP的分布及电生理特性 Morrissey等[2]研究鼠心脏K ATP通道每个亚基的分布，结果发现Kir6.1 在心室肌细胞，冠状动脉平滑肌和内皮细胞中有表达，内皮毛细血管中也有Kir6.1 蛋白表达。 Kir6.2 主要在心室肌和内皮细胞中表达，而平滑肌细胞中没有表达。SUR1 在心室肌细胞表面强表达(但是冠脉系统中无表达), 而SUR2 主要在心肌和冠状动脉血管（主要是小血管）表达。在离体心室肌细胞T管中Kir6.2 和SUR2 共表达，在肌纤维上Kir6.1 和 SUR1亚基强表达。Singh等[3]通过共聚焦显微镜和亚细胞结构分离的方法亦发现Kir6.2 and SUR2A 大都分布在心肌上，大多数Kir6.1分布在细胞内，从而推断心肌K ATP是Kir6.2/SUR2A组成的低聚体。在T管内是SUR2B占优势。尽管Kir6.0亚基不在个别横纹肌表达，作者推断T小管类似心肌K ATP由Kir6.2/SUR2B组成，至今认为Kir6.2是心肌KATP的主要成分，Kir6.0亚基和相对含量较少的Kir6.1亚基在个别膜表面分布。 K ATP的主要特性有：①与细胞膜内、外K+浓度密切相关。K ATP通道对K+有高度的选择性通透作用，而对Na+的通透性极低。在心肌细胞膜，当电位为0，膜内、外K+浓度差为140 mmol·L-1时，K ATP单通道电导为80S。在血管平滑肌细胞膜内K+浓度为120 mmol·L-1，膜外为60 mmol·L-1时，K ATP单通道电导为130 s，高于心肌细胞。②通道的活性受细胞内的A TP浓度调节。与电压依赖型的钾离子通道不同，K ATP通道不受细胞膜电压的调节。③ K ATP通道受G蛋白的调节。激活细胞内的G蛋白，可以拮抗ATP对通道的抑制作用，使K ATP通道开放。 2 K ATP 的生理功能 2.1 心肌缺血的保护因子 在正常心脏组织中，K ATP通道由于细胞内高浓度ATP而处于抑制关闭状态，并不参与动作电位的形成和兴奋收缩偶联，在缺血的情况下（[ATP]i 较低时）K ATP开放，缩短动作电位时程，K+外流，加速复极，使动作电位平台期缩短，电压依赖型钙离子通道活性下降，Ca2
74 中国烟草科学2009，30（2）：74-80 烟草钾离子通道研究进展 曲平治1，刘贯山1，刘好宝1*，司丛丛1，刘朝科2，胡晓明2，冯祥国2，张守厚3，赵静4 （1.农业部烟草类作物质量控制重点开放实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛266101；2.川渝中烟工业公司，成都 610000；3.山东日照烟草有限公司，山东日照276800；4.山东中烟工业公司青州卷烟厂，山东青州262500） 摘要：K+通道是烟草吸收K+的重要途径之一。近年来，已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离到多种K+通道 基因。笔者从K+通道基因类型、K+通道基因的克隆与功能、K+吸收机制和K+通道分子调控技术等方面综述了烟草K+通道 研究现状与进展。对应用生物工程技术改良烟草的钾营养性状进行了讨论，并对利用现代生物技术手段提高烟叶含钾量进行 了展望。 关键词：烟草；钾离子通道；克隆；吸收机制 中图分类号：TS413 文献标志码：A 文章编号：1007-5119（2009）02-0074-07 Research Advances in Tobacco Potassium Ion Channel QU Pingzhi1, LIU Guanshan1, LIU Haobao1*, SI Congcong1, LIU Chaoke2, HU Xiaoming2, FENG Xiangguo2, ZHANG Shouhou3, ZHAO Jing4 (1.Key Laboratory of Tobacco Quality Control, MOA, Tobacco Research Institute of CAAS, Qingdao 266101, China; 2.China Tobacco Chuanyu Industrial Corporation, Chengdu 610000, China; 3.Rizhao Tobacco Corp. Ltd., Rizhao, Shangdong 276800, China; 4.Qingzhou Cigaret Factory, China Shongdong Industrial Tobacco Corpoaration, Qingzhou, Shangdong 262500, China ) Abstract: K+ channel is one of the important pathway for tobacco absorbing K+. In recent years, Many K+ channel genes have been cloned from various plants or different organization of same plant. In this paper, the type of K+ channel gene, cloning and function of K+ channel, K+ absorption mechanism and molecular regulation technology of K+ channel are summarized. Applying biotechnology to improve tobacco potassium nutrition character is discussed, and utilizing the modern biotechniques to improve the potassium content of tobacco leaves is proposed. Keywords: tobacco; potassium channel; cloning; absorption mechanism 植物吸收K+涉及到质膜上的钾转运蛋白，钾转 运蛋白分为两类：K+通道和高亲和K+转运体，其 中K+通道是主要的K+吸收途径。K+通道是一种跨 膜蛋白，广泛存在于各种细胞膜上，它的结构与功 能研究是生命科学交叉领域中研究最活跃的分支 之一。K+通道（potassium channel）是允许K+特异 性通透质膜的离子通道，该通道由两部分组成:一部 分是通道区，选择并允许K+通过；另一部分是门控
分子生物学中钾离子通道研究进展 摘要：钾离子通道是植物钾离子吸收的重要途径之一。近年来，已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离到多种钾离子通道基因，包括内向整流型钾离子通道基因(如OsAKT1，DKT1，Ktrrl，KIll，KZM1，ZMK2等)和外向整流型钾离子通道基因(如CORK，PTORK ，STORK 等)。文章分别从结构、功能以及相关基因等三方面综述了关于植物钾离子通道的分子生物学研究进展，并对应用生物工程技术改良植物的钾营养性状进行了讨论。 关键词：钾离子通道；结构；基因离子通道(ion channe1)是跨膜蛋白，每个蛋白分子能以高达l08个／秒的速度进行离子的被动跨膜运输，离子在跨膜电化学势梯度的作用下进行的运输，不需要加入任何的自由能。一般来讲，离子通道具有两个显著特征：一是离子通道是门控的，即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节，并通过开关应答相应的信号。根据门控机制，离子通道可分为电压门控、配体门控、压力激活离子通道。二是通道对离子的选择性，离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度的选择性。根据通道可通过的不同离子，可将离子通道分为钾离子(potassium ion，K )通道、钠离子(natrium ion，Na )通道、钙离子(calcium ion，Ca2 )通道等。其中，K 通道是种类最多、家族最为多样化的离子通道，根据其对电势依赖性及离子流方向的不同，可把K 通道分为两类：①内向整流型K 通道(inward rectifier K channel；Kin)，② 外向整流型K 通道(outward rectifier Khannel；K out)。K 是植物细胞中含量最为丰富的阳离子，也是植物生长发育所必需的唯一的一价阳离子，它在植物生长发育过程中起着重要的作用，具有重要的生理功能。植物中可能存在K 通道，这一点早在20世纪6o年代植物营养学界就有人提出，而一直到80年代才被Schroeder等人[23证实，他们利用膜片钳(patch chmp)技术，首先在蚕豆(V／c／afaba)的保卫细胞中检测出了K 通道钾离子通道的结构单个钾离子通道是同源四聚体，4个亚基(subunit)对称的围成一个传导离子的中央孔道(pore)，恰好让单个K 通过。对于不同的家族，4"亚基有不同数目的跨膜链(membrane。span。ning element)组成。两个跨膜链与它们之间的P回环(pore helix loop)是K 通道结构的标志2TM／P)，不同家族的K 通道都有这样一个结目前从植物体中发现的K 通道几乎全是电压门控型的，如保卫细胞中的K 外向整流通道等，其结构模型如图2一a所示。离子通透过程中离子的选择性主要发生在狭窄的选择性过滤器(selectivity filter)中(图2一b)，X射线晶体学显示选择性过滤器长1．2 nIll，孔径约nIll，K 钾离子通道的作用.有关K 通道在植物体内的作用研究并不多。从目前的结果来看，认为主要是与K 吸收和细胞中的信号传递(尤其是保卫细胞)有关。小麦根细胞中过极化激活的选择性内流K 通道的表观平衡常数Km值为8．8 mmol／L，与通常的低亲和吸收系统Km值相似[ 。近年来，大量K 通道基因的研究表明，K 通道是植物吸收转运钾离子的重要途径之一。保卫细胞中气孔的开闭与其液泡中的K 浓度有密切关系。质膜去极化激活的K 外向整流通道引起K 外流，胞质膨压降低，导致气孔的关闭。相反，质膜上H．ATPase激活的超极化(hyperpolarization)促使内向整流钾离子通道(K in)的打开，引起K 的内流，最终导致气孔的张开钾离子通道相关基因及其功能特征迄今，已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多种K 通道基因(图3)，根据对其结构功能和DNA序列的分析，可以把它们分为5个大组：工，Ⅱ，Ⅳ组基因属于
药物化学自测练习（抗高血压药物、心脏疾病药物和血脂调节药） 一、 单项选择题 1. 洛伐他汀 A.治疗心律不齐 B 抗高血压 C 降低血中三酰甘油含量 D 降低血中胆固醇含量 E 治疗心绞痛 2. 下列药物中哪个不具有抗高血压作用 A 氯贝丁酯 B 甲基多巴 C 盐酸普萘洛尔 D 利血平 E 卡托普利 3. 马来酸依那普利可用于 A 治疗心绞痛 B 治疗心律失常 C 降血脂 D 抗高血压 E 治疗心力衰竭 4. 用于治疗脑血管疾病的钙拮抗剂是 A 硝苯地平 B 尼莫地平 C 盐酸地尔硫卓 D 潘生丁 E 氨氯地平 5. 下列用于抗心律失常的药物是 A 非诺贝特 B 氨力农 C 硝酸异山梨醇酯 D 盐酸美西律 E 双嘧达莫 6. 用于治疗心力衰竭的药物是 A 阿替洛尔 B 氨力农 C 盐酸普鲁卡因胺 D 双嘧达莫 E 盐酸维拉帕米 7. 下列各种类型药物中哪一种具有降血脂作 A 羟甲戊二酰辅酶A 还原酶抑制剂 B 血管紧张张素转化酶抑制剂 C 强心苷类 D 钙通道阻滞剂 E 磷酸二酯酶抑制剂 8. 具有下列化学结构式的为哪一种药物 A 尼群地平 B 盐酸地尔硫卓 C 盐酸胺酮 D 桂利嗪 E 盐酸维拉帕米 9. 化学名称为1-[3-巯基-(2S)-2-甲基-1-氧代丙基]-L-脯氨酸的药物是 A 尼莫地平 B 氯贝丁酯 C 卡托普利 D 硝苯地平 E 普萘洛尔 10. 下列哪个药物是磷酸二酯酶抑制剂 A 硝酸甘油 B 利血平 C 氯贝丁酯 D 卡托普利 E 氨力农 11. 非诺贝特属于 A 中枢性降压药 B 烟酸类降血脂药 C 苯氧乙酸类降血脂药 D 抗心绞痛药 E 强心药 12. 卡托普利属于下列哪种作用类型的药物 A 磷酸二酯酶抑制剂 B 羟甲戊二酰辅酶A 还原酶抑制剂 C 血管紧张素转化酶抑制剂 D 肾上腺素α1受体阻滞剂 E 钙通道阻滞剂 13. 羟甲戊二酰辅酶A 还原酶抑制剂可以 A 抑制体内cAMP 的降解 B 抑制血管紧张素I 向血管紧张素II 的转化 C 阻止内源性胆固醇的合成 D 降低血中三酰甘油的含量 E 促进胆固醇的排泄 14. 血管紧张素转化酶(ACE)抑制剂可以 A 抑制体内胆固醇的生物合成 B 抑制磷酸二酯酶,提高cAMP 水平 C 阻断肾上腺素受体 D 抑制血管紧张素II 的生成 E 阻断钙离子通道 15. 不用于抗心律失常的药物有 A 盐酸美西律 B 普罗帕酮 C 盐酸普鲁卡因胺 D 盐酸胺碘酮 E 硝酸异山梨酯 16. 非选择性β-受体阻滞剂Propranolol 的化学名是 A ．1-异丙氨基-3-[对-（2-甲氧基乙基）苯氧基]-2-丙醇； B ．1-（2，6-二甲基苯氧基）-2-丙胺 C ．1-异丙氨基-3-（1-萘氧基）-2-丙醇； D ．1，2，3-丙三醇三硝酸酯 E ．2，2-二甲基-5-（2，5-二甲苯基氧基）戊酸 17. 属于钙通道阻滞剂的药物是 N N
第26卷第2期 唐山师范学院学报 2004年3月 Vol. 26 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2004 ────────── 收稿日期：2003-03-19 作者简介：郑素玲（1962-），女，河北唐山人，唐山师范学院生物系副教授。 - 66 - 钾通道的种类和功能 郑素玲 （唐山师范学院 生物系，河北 唐山 063000） 摘 要：钾通道在离子通道中种类最多，存在最广泛。目前研究成果表明，钾通道有两大家族，他们的结构和功能各异，主要参与各种生理和病理反应，如细胞膜兴奋性的产生、神经递质的释放、保护心肌和抗心律失常等，而且和学习记忆的损伤、体温调控有着广泛的联系。 关键词：钾通道；电压门控钾通道；内向整流钾通道 中图分类号：Q41 文献标识码：B 文章编号：1009-9115（2004）02-0066-02 钾离子在人体的多种生命活动中起着非常重要的作用，其功能的实现，首先要通过细胞膜上的钾离子通道，进入胞浆后，与相应的位点结合或激活某些分子。自从采用了全细胞膜片钳和单通道记录的电生理学技术，以及离子通道分子生物学、遗传学和电生理学的联合研究，使许多通道蛋白的分子结构已经逐步弄清，相当的通道cDNA 已经被克隆。目前人们认为，钾通道是存在广泛、种类最多并且最复杂的一大类离子通道。本文拟就钾离子通道的分类及功能做一个简要介绍。 1 生物体内的钾离子通道种类 生物体内的钾离子通道共分为两大家族：电压门控通道家族和内向整流钾通道家族，它们的结构特征和功能有着显著的差异。 1.1 电压门控钾通道 电压门控钾通道分子只由电压门控钠和钙通道分子中的一个重复区构成，经6次（S1－S2）穿膜，在S5与S6之间夹一个相当于钠通道P 段的H5段。而整个通道是由4种相似分子围成。通道的活化闸门也是由4个S4构成。经鉴定，如将通道分子的N 末端除去，则灭活过程消失，如将切下的N 末端段注到胞内，则被切除了N 端而失去灭活过程的K 通道可再获得灭活过程。[1] 电压门控钾通道又称电压依赖钾通道（Kv ），是已知种类最多的离子通道家族。按生理特征主要分为三类： （1）延迟整流钾通道（delayed rectifier ）（Kr ）：Hodgkin 等在乌贼巨轴突发现的钾通道属于此类。 膜去极化时经过延迟才激活，失活也缓慢。其时间常由数百毫秒至数十秒不等。[2] （2）A 型瞬时钾通道（KA ）和毒蕈间敏感的M 通道：A 型瞬时钾通道（KA ）最初由Conner 和Stevens 在海兔神经元记录到而命名。它的激活和失活都迅速，去极化至-65mV 时被激活，灭活很快，至-45mV 时完全灭活。由于活化后约1ms 灭活闸门就启动，故又称为快瞬时钾通道（fast, transient K channel ）。[3]毒蕈间敏感的M 通道最早在外周交感神经元上被发现，它调节的也是外向电流，但该电流不失活，衰减很慢。[4] （3）钙激活钾通道（KCa ），它受到电压和钙离子的双重门控。其结构略有不同，有两个功能独特的区域，即一个保守的通道核心结构和一个特别长的与钙离子结合的C 端。由去极化激活，但还受到胞内钙离子浓度的调控。 1.2 内向整流钾通道 内向整流钾通道的分子结构直到1993年才被阐明，它由两次穿膜螺旋和夹于其间的H 段构成，即只相当于电压门控钾通道分子的后半部，它没有闸门和电压感受器（H5）结构。内向整流钾通道Kir （已发现有12个相应基因：KCNJ1~KCNJ11和KCNK ）为超极化电流所激活,去极化时灭活。 2 不同钾通道的生理功能 延迟整流钾通道：限制钠离子的内流，以缩短动作电位的持续时间。由于去极化时的外向电流明显大于超级化时出现的内向电流，故又称为外向整流钾通道（outward rectifier ）,可被四乙胺阻断。与