Slack(KCNT1)通道癫痫相关突变体在额叶癫痫发作中作用机制的研究

Recently， genetic research revealed that several kinds of genetical family epilepsy patients carreid Slack channel mutations.However, how the mutants changed Slack channel function and their role in focal seizures remains elusive.This project will take advantage of Xneopus expression system and use inside-out patch and two-electrode voltage clamp method to reveal how the mutants change the biophysical property of Slack channels. In addition, we are going to combine crystalization, molecular simulation and other biochemical methods to address how the Slack mutant channel conformational change and the underlying mechanism of biophysical property change.In the meantime, our project will also set up kanatic acid induced epilepsy model on both Slack gene knockout and Gain-of-function mice model to test the role of Slack channel mutants in focal seizures by using brain-slice recording , immunostaining and whole cell recording technique.This project is going to provide a solid base for further understanding the Slack channel activation mechanism. Also, the results of this project can help clininal doctor judge the role of these mutants on epilepsy patients who carried these mutants and search for effective treatment method and drugs.

近来,遗传学的研究发现几种家族性遗传癫痫患者携带Slack钾离子通道基因的突变。然而这些突变如何改变Slack通道的功能和在癫痫发作中的作用都未得到阐明。本课题以此为切入点，运用爪蟾卵母细胞表达系统，采用内面向外的膜片钳和双电极记录的电生理记录方法研究揭示这些突变体通道生物物理特性的改变；并结合结晶学、分子模拟及其它生化学方法阐明这些突变体生物物理特性改变的构象基础和机制。同时，本研究也将采用在体电生理技术、免疫双标等方法以及基因工程小鼠的动物模型，包括Slack通道基因敲除的小鼠和Gain-of-function的Slack通道突变体的小鼠， 运用海人藻酸诱导的癫痫模型，进一步验证和阐释Slack通道突变体在癫痫发作中的作用和其机制。本课题将为深入理解Slack通道激活机制提供理论基础，也为临床医生判断这些突变在癫痫发病中的作用以及寻求相应的治疗方法和药物提供依据。

近年来，在遗传性癫痫的病人中屡屡发现Slack通道突变的携带者。而这些突变如何改变通道功能以及和癫痫的关系都未得到阐明。本课题采用了内面向外的膜片钳技术，运用爪蟾卵母细胞表达系统，记录了这些突变（共24个）的宏观电流和单通道电流。 研究发现这些突变可以提高SLack通道的钠离子敏感性和最大开放概率，从而导致Slack通道过度激活，引起癫痫 （Cell Report 2106）。同时，通过免疫双标的方法发现Slack通道主要表达于GABA能的抑制性神经元，脑片电生理技术进一步证明Slack通道基因敲除小鼠的神经元膜电位升高，更容易被激活。Slack通道基因敲除小鼠对戊四唑诱导的癫痫模型拮抗，而Slack通道突变基因敲入的小鼠则表现自发性癫痫。 这些结果提示Slack通道突变是通过诱导Slack通道过度激活，降低了GABA能抑制神经元的活性，从而提高了兴奋性神经元的活性而导致了癫痫发作。本课题也进一步解析了Slack通道的钠离子和氯离子激活机制，为进一步研究此通道的生物物理性质提供了依据。