《蜘蛛毒素抑制鉀離子通道亞型Kv2.1的分子機制研究》是依託湖南師範大學，由王美遲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：蜘蛛毒素抑制鉀離子通道亞型Kv2.1的分子機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王美遲
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鉀通道亞型Kv2.1廣泛分布於中樞、中間神經元以及胰腺β細胞上，負責動作電位復極化相形成，可調節細胞興奮性,也是II型糖尿病藥物的重要作用靶點。在前期工作中，我們從我國特有敬釗纓毛蛛毒液中報導了四種多肽毒素為Kv2.1阻斷劑，亞型選擇性高、活性強，是深入研究Kv2.1結構與功能關係的重要工具試劑和開發成治療糖尿病藥物的候選者。四種多肽毒素阻斷Kv2.1通道的分子機制和對胰島細胞離子通道活性影響還不清楚。本課題擬通過基因表達獲得毒素突變體，分析毒素關鍵殘基；通過構建離子通道突變體和蛋白質相互作用對接（docking），深入揭示蜘蛛毒素抑制Kv2.1通道的分子機制；通過急性分離大鼠胰島細胞，檢測多肽毒素對胰島細胞鉀通道、動作電位及葡萄糖誘導胰島素分泌的影響。研究結果將加深對Kv2.1通道結構與功能關係的理解，同時為該多肽毒素開發治療糖尿病提供實驗依據。
結題摘要
Jingzhaotoxin-III(JZTX-III)特異性地抑制Navl. 5和Kv2. 1通道激活。為了闡明JZTX-III與Kv2. 1通道相互作用的分子機制，我們研究了 JZTX-III結合該通道的生物活性表面和結合受體位點。實驗結果表明JZTX-III能夠捕獲Kv2. 1通道的電壓敏感元件，抑制Kv2. 1通道激活。丙氨酸替代電壓敏感槳葉結構（S3b～S4）上的六個胺基酸殘基Phe274、 Lys280、Ser281、Leu283、Gln284和 Val288 均大於 7 倍地降低了 JZTX-III的親和力。其中，位於Kv2.1 S3～S4胞外連線環上的Ser281是最關鍵的受體殘基，該胺基酸殘基被丙氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和谷氨酸替代後均能降低毒素的親和力大於34倍。JZTX-III結合Kv2.1通道的生物活性表面由四個疏水性殘基(Trp8、Trp28、Trp30 和 Val33)以及三個電荷殘基(Argl3、Lysl5 和Glu34)組成。雖然三個疏水性殘基（Trp8、Trp28和Trp30）構成的疏水性斑片在JZTX-III結合鈉通道Navl. 5和鉀通道Kv2. 1的生物活性表面上重疊，但JZTX-III抑制Navl.5和Kv2.1這兩種通道亞型的生物活性表面並不完全等同。 Jingzhaotoxin-1、-IX 和-XI (JZTX-I、-IX 和-XI)它們能夠加快Kv2. 1通道的去激活動力學，使通道從激活狀態往關閉狀態轉換。三種毒素抑制抑制Kv2.1通道的IC50值分別為8. 05、1. 35和0. 57μ M。定點突變分析結果顯示該通道S3b～S4電壓敏感漿葉結構上的四個胺基酸殘基(Ile273、Phe274、Glu277和Lys280)是決定JZTX-I結合Kv2. 1通道的關鍵受體殘基，形成了 JZTX-I結合Kv2.1通道的受體位點。位於S3b片片段上的三個胺基酸殘基(Ile273、Phe274和Glu277)也是決定JZTX-IX和JZTX-XI結合Kv2. 1通道的關鍵殘基。考慮到這些毒素都能夠加快通道的去激活動力學，結果表明這三種蜘蛛毒素結合Kv2.1通道的受體位點部分重疊，均採用捕獲靜息狀態電壓敏感元件的方式抑制Kv2. 1通道的激活。
