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心肌细胞组装和离子通道交通的新途径

心肌细胞组装和离子通道交通的新途径

离子通道——细胞膜上的整合蛋白——在心脏活动、神经传递、细胞增殖和血压调节等几个过程中都是必不可少的。一项发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的研究首次描述了Iks心肌电流的膜流量和关联机制。Iks心肌电流是钾离子通过细胞膜离子通道的流动,对心血管功能起决定性作用。

这些分子机制相关心脏生理特点是由一个专家小组从实验室分子生物学和生理学研究所的生物医学大学的巴塞罗那(北京市教委),安东尼奥·菲利普教授的监督下,从生物化学和分子生物医学。

离子通道:细胞膜的前沿

电压门钾通道(Kv)通过K离子通过细胞周围的质膜来调节神经冲动的传递和心脏活动的电位。

这些钾离子通道的活动在与突触传递、大脑生理和心脏动作电位相关的过程中是基本的。尽管它的生理功能在细胞中似乎很清楚,但“它在其他可能被检测到的细胞中的作用是不确定的,”安东尼奥·费利佩教授指出。

特别是Kv7.1通道及其调节亚基KCNE1在心脏中产生Iks电流,这种电流参与心脏组织的复极化,并参与心脏动作电位的QT间期。当这个时间间隔改变,长或短QT,可能出现严重的心脏疾病,包括心律失常和猝死。

“了解这些蛋白的性质和功能对于理解、诊断和治疗这些病理至关重要,它们代表着巨大的社会影响,”安东尼奥·费利佩指出。

Kv7.1-KCNE1复合物:非常规处理机制

这项新研究描述了Kv7.1通道是如何通过一种未知的、非常规的机制被放置在细胞膜上的,这种机制涉及到一种替代途径,它避开了高尔基体的经典途径,高尔基体是一种细胞质中由一个扁平的贮水池系统形成的细胞器。此外,调控亚基KCNE1通过该细胞器遵循传统的处理机制,涉及细胞生理必需分子的生物合成和转运。

这项新研究描述了Kv7.1 (KCNQ1)通道及其调节亚基KCNE1如何在内质网的特定区域内相互关联,内质网是一个由复杂的膜网络构成的系统,与蛋白质的合成和运输有关。

这些特殊的域位于细胞表面附近,是内质网和细胞膜(内质网-质膜连接,ER-PM)之间的接触投影。这些细胞区域是Kv7.1通道(KCNQ1)及其调节亚基KCNE1的组装区,是该蛋白复合物向质膜转运的前一步,因此该离子通道发挥了其重要的生理功能。

安东尼奥?费利佩教授总结道:“这项新研究中所描述的这种独特的非常规机制,解释了这种离子通道在心肌细胞特定区域(如T管)中的位置,以及它在心肌动作电位期间钙信号通路中的功能。”

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