电压依赖型钾通道的失活及其分子机制
作者：蒋学俊 李晓艳 李庚山
单位：蒋学俊(Penn State College of Medicine,The Pennsylvania State University,USA)；李晓艳 李庚山(湖北医科大学附属第一医院 武汉 430060)
关键词：
中国心脏起博与心电生理杂志990417 心肌细胞中存在多种钾通道，主要作用于动作电位的平台期。通道的激活和复活对心肌细胞的复极有较大影响。钾通道分为电压依赖性、受体依赖性、ATP依赖性、Ca2+依赖性等类型，其中电压依赖性钾通道占重要地位。随着分子生物学技术的发展，已克隆出多种钾通道基因，从而有可能从基因结构上了解钾通道的功能，以及基因结构与通道动力学、通道调节之间的关系，更进一步了解心律失常的发生及药物的作用机制。本文着重从分子结构上阐述通道的失活及其调节机制。
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1 电压依赖性钾通道的基本结构
离子通道实际上是一类跨膜糖蛋白，是由多个亚基构成的复和体。构成孔道的部分为亚基，α亚基主要起调节作用。其中每个α亚基由四个跨膜区组成，每个跨膜区则由六个跨膜肽段及其间的连接肽段组成。其主要结构特点为：①每个亚基有S1-S6六个跨膜肽段，S4为电压感受器(voltage sensor)，S4-S5连接区与钾通道的电导大小及通道的失活有关，S5-S6间的连接肽段组成通道口，即P区(pore region)，S6段高度保守。②通道蛋白在细胞外侧有三个N-糖基化位点。③通道蛋白在胞浆侧含有两个cATP磷酸化位点。④通道蛋白的氨基端和羧基端均位于胞浆侧。
已知电压依赖性钾通道的失活包括两种机制，N型失活(N-type inactivation)和C型失活(C-type inactivation)。两者的基因结构和动力学特性均不相同，但互有影响。近年来，通过基因的克隆和各种突变方法，对其基因结构与通道失活的特性有了深入了解。影响通道失活的区域主要有6个部位：①S5-S6间的P区。是离子出入通道的部位[1～4]。②S4电压感受器。与通道的电压特性有关，此区内的点突变可改变通道的电压依赖性[5]。③S6肽段的膜外侧部位。与C型失活的调节有关[1]。④S6肽段的胞浆侧。也对C型失活有影响[6]。⑤氨基酸N端与孔道内侧区结合的部位。此区域可影响C型失活[7，8]。⑥S6肽段跨膜部分。具体作用尚不清楚，在某些通道中可能对失活有影响[9，10]。电压依赖性钾通道的结构模式见图1。
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图1 电压依赖性钾通道的结构模式图 Extracellular=细胞外，Membrane=膜，Cytoplasm=细胞浆
2 N型失活的机制及特点
N型失活的机制比较清楚[1，11]，它是一种快速失活，时间常数在数毫秒至数十毫秒。形成N型失活的结构基础是α亚基N端的大约20个氨基酸，它与孔道区内侧的结合导致了通道的失活，因此形象地称之为球-链模式(ball and chain model)。静息态时，通道处于关闭状态，“球”(即N端)游离于胞浆中；随着膜电位的变化，通道进入开放态，钾离子可从孔道口出入；随后，链上带正电的氨基酸残基将“球”导入孔道的内侧面，从而阻止离子的通透，通道即失活；然后，链上的疏水氨基酸残基发生位移，“球”从孔道内侧释放出来，通道复活回到静息态。其具体过程见图2。尽管不同通道N端氨基酸的序列有较大差异，但其动力学特性是相似的。
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图2 N型失活机制 Closed=关闭态，Open=开放态，Inactived=失活态；activation=激活，Inactivation=失活，recovery=恢复
N型失活的主要特点有：①去掉N端的氨基酸(即去掉“球”的部分)后，N型失活消失，用inside-out方法，从膜内侧给予合成的N端肽段，N型失活可恢复[11]。有学者曾推测，减少“链”的长度可加快失活，但结果并非如此，提示“球”的移动不仅受“链”的控制，可能还受到某些区域二级结构或三级结构的影响[12，13]。②N型失活仅受细胞内药物作用的影响。研究显示N型失活受细胞内TEA+(tetaethylammonium)的抑制，而细胞外TEA+对其无影响[14，15]。③对钾离子浓度变化的反应是钾通道的基本特性之一，N型失活也仅受细胞内钾离子的影响[2，5]。④N型失活在膜电位高于阈电位时，呈非电压依赖性。虽然N端含有精氨酸、赖氨酸等带正电荷的氨基酸，但N端的结合仅靠近细胞内侧面，并不经过整个跨膜区域，因而对电压变化不敏感[16]。⑤孔道外侧及S6胸外侧部分的突变不影响N型失活[1，2，5]，这也是N型失活与C型失活的重要区别。
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3 C型失活的机制及特点
C型失活是电压依赖型钾通道的共同特性之一，主要的调控区域是S5及S6的部位。对C型失活的机制及其调节仍然不是十分清楚，大多认识来源于对Shaker B通道的研究。近年来由于分子生物学技术的发展，才对其有了更深入的认识。
S5及S6跨膜肽段及其连接肽段的构型变化是引起C型失活的主要原因。至少有两种学说解释C型失活的机制。一种学说认为[17]，C型失活是孔道区膜外侧局部的构型变化所致。通道开放时，孔道外侧区附近的巯基及其他基团发生位移，孔道口胞外侧的构型发生变化，引起C型失活。细胞外钾离子及药物对C型失活的影响均支持这一学说。另一种学说认为，电压超过阈电位致除极时，除电压感受器变化外，S6及其他肽段空间结构也有变化，不仅孔道膜外侧空间构型发生改变，孔道胞浆侧构型也有改变，进而导致C型失活[3，5，6，8]。S6肽段胞浆侧的点突变也对C型失活有影响，则支持这一观点。
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C型失活的特点：①N端氨基酸的缺失或突变并不影响C型失活。因此，常用N端缺失突变的通道作为研究C型失活的工具。②对细胞外钾离子浓度变化敏感。细胞外钾离子浓度升高，失活变慢，而复活变快[2]。③对P区周围及S6胞浆侧氨基酸的点突变敏感，但不影响通道的电压依赖性。④细胞外的TEA+可抑制通道的活性[14]。因此，C型失活并非是氨基酸C端的球 -链结合，而主要是孔道区胞外侧及S6胞浆侧的构型变化，β亚基对C型失活有明显的调节作用。
借助Kv1.4通道更容易理解两种不同的失活机制。Kv1.4是编码Ito (transient outward potassium channel)的基因，野生型的Kv1.4同时具有N型失活和C型失活，表现为快速失活[12，19]；在去掉N端的氨基酸后，N型失活消失，通道仅表现出C型失活，失活时间常数长达数秒，复活也明显变快。在此基础上，对S5-S6附近区域的定点突变可反映C型失活的调节，如第532位(相当于S5-S6之间的膜外侧部分)的赖氨酸变为酪氨酸后，失活进一步变慢，而复活加快；第561位(相当于S6胞浆侧部位)的缬氨酸变为丙氨酸后，失活则变快，而复活变慢[20]；此外，在S5-S6区域还对一系列的位点进行了突变，如522位、552位、559位等，以观察这些位点对C型失活的影响，见图4。总的来说，N型失活仅受N端氨基酸的调节，而C型失活受孔道区周围多个位点的影响，所有这些位点的突变均不改变通道的电压依赖性。
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图3 C型失活机制
图4 Kv1.4野生型及其突变型电流 钳制电位-90 mV，除极至50mV。fKv1.4wt:示Kv1.4野生型，具N型失活及C型失活。fKv1.4 delta-N：示去掉N段后，通道仅表现出C型失活，该失活较N型失活明显变慢。fKv1.4 delta-N K532Y：示在去掉N端的同时，第532位的赖氨酸变为酪氨酸，失活进一步减慢。fKv1.4 delta-N V561A：示在去掉N端的同时，第561位的缬氨酸变为丙氨酸，失活加快
不同钾通道C型失活有较大差异，大多钾通道如Kv1.1、Kv1.2、Kv1.4、Kv1.5等，其C型失活均具有相似的动力学特性，只是β亚基的调剂和药物作用不尽相同。但是编码IKr(rapidly activating component of cardiac delayed rectified K+ current)的herg基因(human ether-a-go-go-related gene，该基因被认为是引起长QT综合征的原因之一)，其C型失活特性则不同，Herg失活较快。一般来说，C型失活快时复活则慢[1，2，5]，而Herg则两者均快[9，21，22]；一般情况下，复活随细胞外钾离子浓度的升高而变快，而herg则相反；一般来说，C型失活在电压超过阈电位后则呈非电压依赖性，而Herg则有电压依赖性。Herg失活的特殊性可能与其特殊的结构有关，Herg的失活需要跨膜元件的构型变化。
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4 N型失活及C型失活的关系
尽管N型失活和C型失活具有不同结构基础的机制，但有学者发现，N型失活的存在可影响C型失活。近年的研究提出了两种学说：渗透学说(permeation mechanism)和变构学说(allosteric mechanism)。
4.1 渗透学说 Baukrowitz和Yellen[7]发现，在Shaker钾通道，N型失活可加快C型失活。在细胞外无钾离子时，N型失活对C型失活的促进作用与细胞内钾离子浓度相关，据此他们提出了渗透学说，认为N型失活对C型失活的影响与孔道口钾离子浓度有关。通道开放时，大量钾离子经孔道流至细胞外，孔道口周围局部钾离子浓度增高，钾离子与孔道口周围部位的结合接近饱和；N型失活时，“球”从通道内侧阻止了钾离子的外流，于是孔道外口钾离子浓度迅速降低，钾离子从通道外口解离下来，从而促进了C型失活。
4.2 变构学说 变构学说则认为，N型失活时不仅α亚基中的S4电压感受器位移，S6和相邻肽段构型及其空间结构也发生变化，导致孔道口胞浆侧的空间构型变化，从而促进C型失活。Rasmusson等[5]的实验发现，Kv1.4通道中，将第454位(相当于S4电压感受器中的位点)的精氨酸突变为谷氨酰胺后，野生型Kv1.4表现出的N型失活和去掉N端氨基酸后表现出的C型失活，电压依赖性均发生相同程度的变化，失活和复活均发生类似的变化。推测N型失活时，“球”与通道内侧的结合后，使得通道“冻结”于激活态时的空间构型，这种构型可促进C型失活。根据此学说，只要N端没有从结合部位解离下来，这种作用就持续存在，直至复极。
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两种学说可能共同存在于同一通道中。在不同的通道，不同的条件下，可能其中的某一种起主要作用。
失活是电压依赖性钾通道的基本特性之一。对通道的失活机制，特别是C型失活的机制仍有很多待解决的问题。从基因结构上了解通道的动力学特性，研究亚基和药物对各种通道的调节，有助于了解心律失常的发生机制，从而为研究新的抗心律失常药物提供依据。
参考文献
1 Hoshi T,Zagossa WN,Aldrich RW.Biophysical and molecular mechanisms of Shaker potassium channel inactivation.Science,1990,250:533
2 Lopez-Barneo J,Hoshi T,Heinematin SH,et al.Effects of external cations and mutations in the pore region on C-type inactivation of Shaker potassium channels.Receptors Channels,1993,1:61
, 百拇医药
3 Levy DI,Deutsch C.Recovery from C-type inactivation is modulated by extracellular potassium.Biophys J,1996,70:798
4 Tseng G-Y,Tseng-Crank J.Differential effects of elevating [K+]o,on three transient outward potassium channels dependence on channel inactivation mechanisms.Circ Res,1992,71:657
5 Rasmusson RL,Morales MJ.Castellino RC,et al.C-type inactivation controls recovery in a fast inactivating cardiac K+ channel (Kv 1.4) expressed in Xenopus oncytes.J Physiol (Lond),1995,489:709
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6 Adelman JP,Bond CT,Pessia M,et al.Episodic ataxia results from voltage-dependent potassium channels with altered functions.Neuron,1995,15:1 449
7 Baukrowisz T,Yellen G.Modulation of K+ current by frequency of external [K+]:a tale of two inactivation mechanisms.Neuron,1995,15:951
8 Baukrowitz T,Yellen G.Use-dependent blockers and exit rate of the lassion from the multiion pore of a K+ channel.Science,1996,271:653
, 百拇医药
9 Wang S,Morales MJ,Liu S,et al.Time,voltage and ionic concentration dependence of rectification of h-erg expressed in Xenopus oocytes.FEBS Lett,1996,389:167
10 Wang S,Liu S,Morales MJ,et al.A quantitative analysis of the activation and inactivation kinetics of HERG expressed in Xenopus oocytes.J Physiol (Lond),1997,502:45
11 Zagotta WN,Hoshi T,Aldrich RW.Restoration of inactivation in mutants of Shaker potassium channels by a peptide derived from ShB.Science,1990,250:568
, 百拇医药
12 Tseng-Crank J,Yao J-A,Berman MF,et al.Functional role of the NH2-terminal cytoplasimic domain of a mammalian A-type K channel.J Gen Physiol,1993,102:1 057
13 Liebovich LS,Selector LY,Kline RP.Statistical properties predicted by the ball and chain model of channel inactivation.Biophys J,1992,63:1 579
14 Choi KL,Aldrich RW,Yellen G.Tetraethylansmonium blockade distinguishes two inactivation mechanisms in voltage-activated K+ channels.Proc Natl Acad Sci USA,1991,88:5 092
, http://www.100md.com
15 Demo SD,Yellen G.The inactivation gate of the Shaker K+ channel behaves like an open-channel blocker.Neuron,1991,7:743
16 Zagotta WN,Aldrich RW.Voltage-dependent gating of Shaker A-type potassium channels in Drosophila muscle.J Gen Physiol,1990,95:29
17 Liu Y,Jurman ME,Yellen G.Dynamic rearrangement of the outer mouth of a K+ channel during gating.Neuron,1996,16:859
18 Fedida D,Bouchard R,Chen FS.Slow gating charge immobilization in the human potassium channel Kv1.5 and its prevention by 4-aminopyridine.J Physiol (Lond),1996,494:377
, http://www.100md.com
19 Comer MB,Cambell DL,Rasmusson RL,et al.Cloning and characterization of an Ito-like potassium channel from ferret ventricle.Am J Physiol,1994,267:H1 383
20 Tseng-Crank J,Tseng G-N,Schwartz A,et al.Molecular cloning and functional expression of a potassium channel cDNA isolated from a rat cardiac libray.FEBS Lett,1990,268:63
21 Smith PL,Baukrowisz T,Yellen G.The inward rectification mechanism of the HERG cardiac potassium channel.Nature,1996,379:833
22 Schoenherr R,Heinemann SH.Molecular determinants for activation and inactivation of HERG,a human inward rectifier potassium channel.J Physsol (Lond),1996,493:635
(1999-09-16收稿), http://www.100md.com
单位：蒋学俊(Penn State College of Medicine,The Pennsylvania State University,USA)；李晓艳 李庚山(湖北医科大学附属第一医院 武汉 430060)
关键词：
中国心脏起博与心电生理杂志990417 心肌细胞中存在多种钾通道，主要作用于动作电位的平台期。通道的激活和复活对心肌细胞的复极有较大影响。钾通道分为电压依赖性、受体依赖性、ATP依赖性、Ca2+依赖性等类型，其中电压依赖性钾通道占重要地位。随着分子生物学技术的发展，已克隆出多种钾通道基因，从而有可能从基因结构上了解钾通道的功能，以及基因结构与通道动力学、通道调节之间的关系，更进一步了解心律失常的发生及药物的作用机制。本文着重从分子结构上阐述通道的失活及其调节机制。
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1 电压依赖性钾通道的基本结构
离子通道实际上是一类跨膜糖蛋白，是由多个亚基构成的复和体。构成孔道的部分为亚基，α亚基主要起调节作用。其中每个α亚基由四个跨膜区组成，每个跨膜区则由六个跨膜肽段及其间的连接肽段组成。其主要结构特点为：①每个亚基有S1-S6六个跨膜肽段，S4为电压感受器(voltage sensor)，S4-S5连接区与钾通道的电导大小及通道的失活有关，S5-S6间的连接肽段组成通道口，即P区(pore region)，S6段高度保守。②通道蛋白在细胞外侧有三个N-糖基化位点。③通道蛋白在胞浆侧含有两个cATP磷酸化位点。④通道蛋白的氨基端和羧基端均位于胞浆侧。
已知电压依赖性钾通道的失活包括两种机制，N型失活(N-type inactivation)和C型失活(C-type inactivation)。两者的基因结构和动力学特性均不相同，但互有影响。近年来，通过基因的克隆和各种突变方法，对其基因结构与通道失活的特性有了深入了解。影响通道失活的区域主要有6个部位：①S5-S6间的P区。是离子出入通道的部位[1～4]。②S4电压感受器。与通道的电压特性有关，此区内的点突变可改变通道的电压依赖性[5]。③S6肽段的膜外侧部位。与C型失活的调节有关[1]。④S6肽段的胞浆侧。也对C型失活有影响[6]。⑤氨基酸N端与孔道内侧区结合的部位。此区域可影响C型失活[7，8]。⑥S6肽段跨膜部分。具体作用尚不清楚，在某些通道中可能对失活有影响[9，10]。电压依赖性钾通道的结构模式见图1。
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图1 电压依赖性钾通道的结构模式图 Extracellular=细胞外，Membrane=膜，Cytoplasm=细胞浆
2 N型失活的机制及特点
N型失活的机制比较清楚[1，11]，它是一种快速失活，时间常数在数毫秒至数十毫秒。形成N型失活的结构基础是α亚基N端的大约20个氨基酸，它与孔道区内侧的结合导致了通道的失活，因此形象地称之为球-链模式(ball and chain model)。静息态时，通道处于关闭状态，“球”(即N端)游离于胞浆中；随着膜电位的变化，通道进入开放态，钾离子可从孔道口出入；随后，链上带正电的氨基酸残基将“球”导入孔道的内侧面，从而阻止离子的通透，通道即失活；然后，链上的疏水氨基酸残基发生位移，“球”从孔道内侧释放出来，通道复活回到静息态。其具体过程见图2。尽管不同通道N端氨基酸的序列有较大差异，但其动力学特性是相似的。
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图2 N型失活机制 Closed=关闭态，Open=开放态，Inactived=失活态；activation=激活，Inactivation=失活，recovery=恢复
N型失活的主要特点有：①去掉N端的氨基酸(即去掉“球”的部分)后，N型失活消失，用inside-out方法，从膜内侧给予合成的N端肽段，N型失活可恢复[11]。有学者曾推测，减少“链”的长度可加快失活，但结果并非如此，提示“球”的移动不仅受“链”的控制，可能还受到某些区域二级结构或三级结构的影响[12，13]。②N型失活仅受细胞内药物作用的影响。研究显示N型失活受细胞内TEA+(tetaethylammonium)的抑制，而细胞外TEA+对其无影响[14，15]。③对钾离子浓度变化的反应是钾通道的基本特性之一，N型失活也仅受细胞内钾离子的影响[2，5]。④N型失活在膜电位高于阈电位时，呈非电压依赖性。虽然N端含有精氨酸、赖氨酸等带正电荷的氨基酸，但N端的结合仅靠近细胞内侧面，并不经过整个跨膜区域，因而对电压变化不敏感[16]。⑤孔道外侧及S6胸外侧部分的突变不影响N型失活[1，2，5]，这也是N型失活与C型失活的重要区别。
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3 C型失活的机制及特点
C型失活是电压依赖型钾通道的共同特性之一，主要的调控区域是S5及S6的部位。对C型失活的机制及其调节仍然不是十分清楚，大多认识来源于对Shaker B通道的研究。近年来由于分子生物学技术的发展，才对其有了更深入的认识。
S5及S6跨膜肽段及其连接肽段的构型变化是引起C型失活的主要原因。至少有两种学说解释C型失活的机制。一种学说认为[17]，C型失活是孔道区膜外侧局部的构型变化所致。通道开放时，孔道外侧区附近的巯基及其他基团发生位移，孔道口胞外侧的构型发生变化，引起C型失活。细胞外钾离子及药物对C型失活的影响均支持这一学说。另一种学说认为，电压超过阈电位致除极时，除电压感受器变化外，S6及其他肽段空间结构也有变化，不仅孔道膜外侧空间构型发生改变，孔道胞浆侧构型也有改变，进而导致C型失活[3，5，6，8]。S6肽段胞浆侧的点突变也对C型失活有影响，则支持这一观点。
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C型失活的特点：①N端氨基酸的缺失或突变并不影响C型失活。因此，常用N端缺失突变的通道作为研究C型失活的工具。②对细胞外钾离子浓度变化敏感。细胞外钾离子浓度升高，失活变慢，而复活变快[2]。③对P区周围及S6胞浆侧氨基酸的点突变敏感，但不影响通道的电压依赖性。④细胞外的TEA+可抑制通道的活性[14]。因此，C型失活并非是氨基酸C端的球 -链结合，而主要是孔道区胞外侧及S6胞浆侧的构型变化，β亚基对C型失活有明显的调节作用。
借助Kv1.4通道更容易理解两种不同的失活机制。Kv1.4是编码Ito (transient outward potassium channel)的基因，野生型的Kv1.4同时具有N型失活和C型失活，表现为快速失活[12，19]；在去掉N端的氨基酸后，N型失活消失，通道仅表现出C型失活，失活时间常数长达数秒，复活也明显变快。在此基础上，对S5-S6附近区域的定点突变可反映C型失活的调节，如第532位(相当于S5-S6之间的膜外侧部分)的赖氨酸变为酪氨酸后，失活进一步变慢，而复活加快；第561位(相当于S6胞浆侧部位)的缬氨酸变为丙氨酸后，失活则变快，而复活变慢[20]；此外，在S5-S6区域还对一系列的位点进行了突变，如522位、552位、559位等，以观察这些位点对C型失活的影响，见图4。总的来说，N型失活仅受N端氨基酸的调节，而C型失活受孔道区周围多个位点的影响，所有这些位点的突变均不改变通道的电压依赖性。
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图3 C型失活机制
图4 Kv1.4野生型及其突变型电流 钳制电位-90 mV，除极至50mV。fKv1.4wt:示Kv1.4野生型，具N型失活及C型失活。fKv1.4 delta-N：示去掉N段后，通道仅表现出C型失活，该失活较N型失活明显变慢。fKv1.4 delta-N K532Y：示在去掉N端的同时，第532位的赖氨酸变为酪氨酸，失活进一步减慢。fKv1.4 delta-N V561A：示在去掉N端的同时，第561位的缬氨酸变为丙氨酸，失活加快
不同钾通道C型失活有较大差异，大多钾通道如Kv1.1、Kv1.2、Kv1.4、Kv1.5等，其C型失活均具有相似的动力学特性，只是β亚基的调剂和药物作用不尽相同。但是编码IKr(rapidly activating component of cardiac delayed rectified K+ current)的herg基因(human ether-a-go-go-related gene，该基因被认为是引起长QT综合征的原因之一)，其C型失活特性则不同，Herg失活较快。一般来说，C型失活快时复活则慢[1，2，5]，而Herg则两者均快[9，21，22]；一般情况下，复活随细胞外钾离子浓度的升高而变快，而herg则相反；一般来说，C型失活在电压超过阈电位后则呈非电压依赖性，而Herg则有电压依赖性。Herg失活的特殊性可能与其特殊的结构有关，Herg的失活需要跨膜元件的构型变化。
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4 N型失活及C型失活的关系
尽管N型失活和C型失活具有不同结构基础的机制，但有学者发现，N型失活的存在可影响C型失活。近年的研究提出了两种学说：渗透学说(permeation mechanism)和变构学说(allosteric mechanism)。
4.1 渗透学说 Baukrowitz和Yellen[7]发现，在Shaker钾通道，N型失活可加快C型失活。在细胞外无钾离子时，N型失活对C型失活的促进作用与细胞内钾离子浓度相关，据此他们提出了渗透学说，认为N型失活对C型失活的影响与孔道口钾离子浓度有关。通道开放时，大量钾离子经孔道流至细胞外，孔道口周围局部钾离子浓度增高，钾离子与孔道口周围部位的结合接近饱和；N型失活时，“球”从通道内侧阻止了钾离子的外流，于是孔道外口钾离子浓度迅速降低，钾离子从通道外口解离下来，从而促进了C型失活。
4.2 变构学说 变构学说则认为，N型失活时不仅α亚基中的S4电压感受器位移，S6和相邻肽段构型及其空间结构也发生变化，导致孔道口胞浆侧的空间构型变化，从而促进C型失活。Rasmusson等[5]的实验发现，Kv1.4通道中，将第454位(相当于S4电压感受器中的位点)的精氨酸突变为谷氨酰胺后，野生型Kv1.4表现出的N型失活和去掉N端氨基酸后表现出的C型失活，电压依赖性均发生相同程度的变化，失活和复活均发生类似的变化。推测N型失活时，“球”与通道内侧的结合后，使得通道“冻结”于激活态时的空间构型，这种构型可促进C型失活。根据此学说，只要N端没有从结合部位解离下来，这种作用就持续存在，直至复极。
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两种学说可能共同存在于同一通道中。在不同的通道，不同的条件下，可能其中的某一种起主要作用。
失活是电压依赖性钾通道的基本特性之一。对通道的失活机制，特别是C型失活的机制仍有很多待解决的问题。从基因结构上了解通道的动力学特性，研究亚基和药物对各种通道的调节，有助于了解心律失常的发生机制，从而为研究新的抗心律失常药物提供依据。
参考文献
1 Hoshi T,Zagossa WN,Aldrich RW.Biophysical and molecular mechanisms of Shaker potassium channel inactivation.Science,1990,250:533
2 Lopez-Barneo J,Hoshi T,Heinematin SH,et al.Effects of external cations and mutations in the pore region on C-type inactivation of Shaker potassium channels.Receptors Channels,1993,1:61
, 百拇医药
3 Levy DI,Deutsch C.Recovery from C-type inactivation is modulated by extracellular potassium.Biophys J,1996,70:798
4 Tseng G-Y,Tseng-Crank J.Differential effects of elevating [K+]o,on three transient outward potassium channels dependence on channel inactivation mechanisms.Circ Res,1992,71:657
5 Rasmusson RL,Morales MJ.Castellino RC,et al.C-type inactivation controls recovery in a fast inactivating cardiac K+ channel (Kv 1.4) expressed in Xenopus oncytes.J Physiol (Lond),1995,489:709
, 百拇医药
6 Adelman JP,Bond CT,Pessia M,et al.Episodic ataxia results from voltage-dependent potassium channels with altered functions.Neuron,1995,15:1 449
7 Baukrowisz T,Yellen G.Modulation of K+ current by frequency of external [K+]:a tale of two inactivation mechanisms.Neuron,1995,15:951
8 Baukrowitz T,Yellen G.Use-dependent blockers and exit rate of the lassion from the multiion pore of a K+ channel.Science,1996,271:653
, 百拇医药
9 Wang S,Morales MJ,Liu S,et al.Time,voltage and ionic concentration dependence of rectification of h-erg expressed in Xenopus oocytes.FEBS Lett,1996,389:167
10 Wang S,Liu S,Morales MJ,et al.A quantitative analysis of the activation and inactivation kinetics of HERG expressed in Xenopus oocytes.J Physiol (Lond),1997,502:45
11 Zagotta WN,Hoshi T,Aldrich RW.Restoration of inactivation in mutants of Shaker potassium channels by a peptide derived from ShB.Science,1990,250:568
, 百拇医药
12 Tseng-Crank J,Yao J-A,Berman MF,et al.Functional role of the NH2-terminal cytoplasimic domain of a mammalian A-type K channel.J Gen Physiol,1993,102:1 057
13 Liebovich LS,Selector LY,Kline RP.Statistical properties predicted by the ball and chain model of channel inactivation.Biophys J,1992,63:1 579
14 Choi KL,Aldrich RW,Yellen G.Tetraethylansmonium blockade distinguishes two inactivation mechanisms in voltage-activated K+ channels.Proc Natl Acad Sci USA,1991,88:5 092
, http://www.100md.com
15 Demo SD,Yellen G.The inactivation gate of the Shaker K+ channel behaves like an open-channel blocker.Neuron,1991,7:743
16 Zagotta WN,Aldrich RW.Voltage-dependent gating of Shaker A-type potassium channels in Drosophila muscle.J Gen Physiol,1990,95:29
17 Liu Y,Jurman ME,Yellen G.Dynamic rearrangement of the outer mouth of a K+ channel during gating.Neuron,1996,16:859
18 Fedida D,Bouchard R,Chen FS.Slow gating charge immobilization in the human potassium channel Kv1.5 and its prevention by 4-aminopyridine.J Physiol (Lond),1996,494:377
, http://www.100md.com
19 Comer MB,Cambell DL,Rasmusson RL,et al.Cloning and characterization of an Ito-like potassium channel from ferret ventricle.Am J Physiol,1994,267:H1 383
20 Tseng-Crank J,Tseng G-N,Schwartz A,et al.Molecular cloning and functional expression of a potassium channel cDNA isolated from a rat cardiac libray.FEBS Lett,1990,268:63
21 Smith PL,Baukrowisz T,Yellen G.The inward rectification mechanism of the HERG cardiac potassium channel.Nature,1996,379:833
22 Schoenherr R,Heinemann SH.Molecular determinants for activation and inactivation of HERG,a human inward rectifier potassium channel.J Physsol (Lond),1996,493:635
(1999-09-16收稿), http://www.100md.com