钾通道KCNQ1孔区外庭的结构特征与功能研究

钾通道KCNQ1主要参与心脏的生理和病理调节，并成为相关心血管疾病药物的新型靶标，因此其结构与功能研究倍受科学界关注。结构信息学分析显示，KCNQ1通道孔区外庭具有显著特点：Turret结构域比经典钾通道多4个残基且含有2个碱性残基(K285/R293)，离子过滤器"GYGD"又与碱性残基K318相邻。在约100种钾通道中，这种富含碱性残基的通道孔区外庭十分特殊，并导致目前没有作用KCNQ1通道孔区的多肽阻断剂见诸于报道。在本项目中，拟使用我们首次发现的钾通道KCNQ1多肽抑制剂- - 新型酸性残基多肽为"分子探针"，深入系统地研究钾通道KCNQ1孔区外庭独有的残基序列分布对其结构特征的影响，探讨孔区外庭如何调节KCNQ1通道的激活/失活门控特性及药理学性质。通过对上述重要基础问题的研究，可有力地揭示钾通道KCNQ1孔区外庭的结构与功能关系，并促进以通道孔区外庭结构为基础的创新多肽药物研发。

本项目在按计划开展钾离子通道KCNQ1孔区外庭的结构特征与功能研究过程中，取得了一定的进展。(1) 在首次发现的多肽阻断剂ImKTx104（Kd=11.69 μM）的基础上，本项目对与ImKTx104性质相似的“酸性”多肽进行了功能筛选，但没有发现活性更好的多肽。在此基础上用NMR技术测定了ImKTx104多肽的空间结构，相关工作发表在PLoS ONE, 2012,7(4): e35154。(2) 鉴于“酸性”多肽对钾离子通道KCNQ1的弱敏感性，本项目设计了系列“中性”多肽，并进一步获得了活性更强的T1多肽（Kd=4.6 μM），更多的新型多肽活性仍在鉴定过程中。(3)本项目通过结构模建分子动力学模拟分析了钾通道KCNQ1孔区外庭的结构特征，并运用多肽揭示了钾通道KCNQ1孔区外庭的对经典多肽不敏感的机制，相关工作仍在进一步深入研究中。(4) 在本项目研究过程中，我们又适当增加了新的研究内容，开展并揭示了MTX多肽作用钾通道IKCa1与Kv1.2的相互作用差异分子机制研究，相关工作发表在期刊BMC Structural Biology, 2011, 11: 3。