大电导钙激活钾离子通道(BK)的结构与功能研究

Large-conductance Ca(2+)-activated K(+) Channels (BK) play essential roles for the regulation of many fundamental physiological processes including smooth muscle tone and neuronal excitability. Their structural and functional abnormalities are associated with many diseases. BK channels are characterized by their large conductance and activation property by both membrane potential and intracellular Ca2+ concentration, so that BKs have attracted much attention in this research field. The solved crystal structure of BK gating ring presentd a model basis for the study of modulation mechanisms of BKs by intracellular multiple factors. However, the mechanisms for BK gating are very complex and further investigations are needed for a better elucidation. Therefore, in-depth structural and functional studies of BK complexes will contribute to a comprehensive understanding of gating mechanisms of BK channels, thus providing the possibilies for effective targeting BKs to treat related diseases.

大电导钙激活电压依赖性钾离子通道（BK）调控最基本的许多生理过程，其基因突变或结构功能异常与众多疾病密切相关。BK因其出众的高电导及其电压和配体双重调控特性，而备受关注。我们解析的BK门控环晶体结构为研究BK胞内多因子调控提供了全新的模型平台。但是，BK的门控调节机制十分复杂，还需要更明确的阐述。因此，该项目将以X-射线晶体学为主的结构生物学结合生物化学、生物物理和电生理等方法，继续BK 门控环、BK辅助亚基及其与不同调控分子的复合体的结构与功能研究。深入开展BK通道的结构与功能研究将系统地阐释BK的调控机制，并有助于理解其功能特性和致病机理，为BK门控调节性药物的研发奠定基础。

大电导钙激活电压依赖性钾离子通道（BK）调控众多最基本的生理过程，其基因突变或结构功能异常与众多疾病密切相关。BK以其出众的高电导及其电压和配体双重调控特性，为离子通道门控机制的研究提供一个很好的模型，而备受关注。在项目中，我们成功构建了多种蛋白表达体系，并拓展了相关的应用研究，这些探索为蛋白稳定表达系统优化奠定了基础。进而我们获得了BK胞内区的稳定表达，构建了与调控因子血红素的复合体，生长了晶体并收集了初步的衍射数据；收集了BK胞内门控环磷酸化调控相关突变蛋白及其晶体和衍射数据；另外，我们还成功表达了BK 胞内区全长蛋白，BK 调控β亚基（β2），并拓展了针对BK新调控蛋白γ亚基（LRRC52）以及BK 通道全长蛋白及其同源蛋白Slo2的的表达尝试工作。这些工作将为继续深入开展BK蛋白、BK辅助亚基及其与不同调控分子的复合体的结构与功能研究以及阐释其致病机理提供良好的借鉴和奠定坚实的基础。