磷脂酰肌醇4-激酶β（PI4Kβ）信号通路促进Kv4.2通道蛋白向质膜转运的机制研究

瞬时外向钾通道（Ito通道）是可兴奋细胞动作电位复极化的重要离子通道，其alpha亚单位（形成通道孔洞）主要由Kv4.2蛋白构成，后者须由高尔基体转运至质膜上后才具有通道功能。这一转运过程如发生障碍将导致Ito通道功能异常，引起心律失常或癫痫等疾病。但Kv4.2的转运机制目前仍未完全阐明。我们发现，磷脂酰肌醇4-激酶β（PI4Kβ）能与Kv4.2结合，推测PI4Kβ可促进Kv4.2向质膜转运。PI4Kβ的功能是将磷脂酰肌醇（PI）磷酸化为PI4P，后者在PI4P5K的作用下转化成PIP2。本课题将针对PI4K?在Kv4.2转运中的作用进行深入研究，包括PI4Kβ的催化代谢产物PI4P和PIP2，以及可与PI4Kβ结合的神经元钙感受器1（NCS-1）在Kv4.2转运过程中的作用。研究结果将有助于阐明Kv4.2的转运机制，为心律失常和癫痫的诊治提供理论依据。

本课题研究了磷脂酰肌醇4-激酶β（PI4Kβ）信号通路促进Kv4.2通道蛋白向质膜转运的机制。研究结果表明，PI4Kβ可促进Kv4.2通道蛋白向质膜转运，提示通过提高PI4Kβ的活性可能提高Kv4.2通道的活性，这对于防治Kv4.2通道下调导致的心律失常或癫痫等疾病可能有一定意义。本课题利用有关实验平台也开展了一些扩展研究，主要结果有：1. PI4Kβ对大电导钙激活钾通道（BKCa）向质膜的转运也有促进作用，这提示通过提高PI4Kβ的活性可能起到增强BKCa功能、因而具有舒张血管和降低血压的作用。2.中药丹参的有效成分丹参酮磺胺酸二钠（DS-201）可直接作用于BKCa通道alpha亚单位，促进BKCa通道在血管平滑肌细胞中的表达，并促进其向质膜转运，从而增强BKCa通道的活性。这一研究对于阐明DS-201治疗高血压等心血管疾病的机制提供了实验依据。3. 发现多壁碳纳米管（MWCNT）可直接干扰Kv4.2/4.3通道的动力学和蛋白表达，并可通过抑制Kv4.2通道和辅助亚单位KChIP2的相互作用而影响Kv4.2/4.3通道的动力学、蛋白表达和通道蛋白向细胞膜的转运过程。MWCNT延长心肌细胞动作电位时程，并可引发心率减慢、房室传导阻滞、甚或心脏停搏等严重的缓慢性心律失常。这一研究有助于阐明MWCNT的心脏毒性及安全性。4. 发现房颤时心房肌细胞的SNARE转运蛋白成员VAMP2表达明显上调；VAMP2与SK2通道共定位，并能够促进SK2通道向细胞膜的转运，并能稳定SK2通道蛋白在细胞膜上的表达。这些研究结果有助于阐明VAMP2与房颤的关系。5. 发现小G蛋白Rab参与了Kv4.2通道蛋白转运过程的调控，而Rab4、Rab5和Rab 11能够促进BKCa通道蛋白的转运。这些结果提示Rab可能成为调控Kv4.2和BKCa通道功能的靶分子。