课题基金基金详情
Gq蛋白耦联受体调控TREK-1通道离子选择器构象变化的机制研究
结题报告
批准号:
31200797
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
马晓芸
学科分类:
C0901.分子与细胞神经生物学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘晓燕、李昕、闫海涛、吴宝红、于金梅、卓仁恭
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
TREK-1为双孔钾离子通道家族成员之一,在调节细胞兴奋性、神经发育、神经保护、痛觉及激素分泌等生理过程中起重要作用。Gq蛋白偶联受体(GqPCR)信号通路对TREK-1的调控为一些激素和神经递质发挥功能所必需,而GqPCR激活后TREK-1通道控制钾离子流出机制未知。钾通道离子选择器构象变化在其控制钾离子流出方面发挥着关键的作用。根据现有文献和我们的前期实验结果,推测GqPCR可能通过改变通道离子选择器的构象来实现其对TREK-1的调控。本研究拟采用细胞电生理技术和点突变技术,探讨TREK-1通道离子选择器构象转换在GqPCR对该通道调控过程中的作用,并弄清TREK-1胞内C末端近侧区是否通过操纵内门活动参与该调控过程。本研究将进一步丰富双孔钾离子通道家族门控机制及离子选择器构象变化机制等方面的内容,为最终阐明GqPCR及其配体系统调控TREK-1通道的分子机制提供新的理论和实验依据。
英文摘要
TREK-1,a member of two-pore-domain potassium channel (K2P) family,is implicated in physiological process, including regulation of cell excitation, neuroprotection, pain, hormone secretion, etc. The regulation of Gq-protein coupled receptors (GqPCR) to TREK-1 is necessary for some hormones or neurotransmitters to exert their functions, but little is known about the regulation mechanism of potassium ions efflux in TREK-1 channel after the GqPCRs are activated. The conformational transition of the selectivity filter (SF) plays a pivotal role in the gating mechanism of potassium channels. Based on current references and our previous results, we speculate that GqPCRs may regulate TREK-1 by manipulating the conformation of the SF. By using cellular electrophysiological techniques and mutagenesis techniques, we plan to investigate the role of SF transition in the modulation of TREK-1 by GqPCR, and to further clarify the possibility of the involvement of C-terminal proximal region by controlling the inner gate. The conclusions of the study may not only add new contents to the gate mechanism and SF function of K2P family, but also provide new theory and experimental basis to clarify ultimately the molecular mechanism of TREK-1 channel regulated by GqPCRs and their ligands.
双孔钾通道为近年来新发现的钾通道家族,目前在哺乳动物中共发现15个成员。这类通道因单个亚基含有两个孔区形成结构域而得名,而成熟的分子一般形成同源二聚体发挥功能。通过维持细胞的静息膜电位,双孔钾通道广泛参与睡眠、抑郁症、细胞骨架构建、神经保护、痛觉、肿瘤、激素分泌等多种生理病理过程。TREK-1和TREK-2属于该家族的TREK/TRAAK亚家族,二者的同源性高达78%。根据文献报道,TREK-1和TREK-2受到胞内外大量信号的调控,如胞内外pH值的变化、多不饱和脂肪酸、机械张力、温度、神经递质或激素受体等。通过对这些信号做出反应,这两种通道参与缺血性神经保护、抑郁症、痛觉、癌症及血脑屏障异常类等生理和病理过程,从而成为相关疾病治疗的潜在靶标。尽管人们对其生理功能和调控因素做了大量的探讨,对于门控过程却了解甚少。基于此,本研究对TREK-1和TREK-2的门控过程进行了探索。我们发现,Ba2+通过结合于TREK-2的离子选择器S4位点抑制其活性,并利用这一特性证实选择性翻译起始机制产生的不同TREK-2变体拥有与野生型相似的离子选择器构象。TREK-1和TREK-2对2-APB的敏感性差异很大,而造成这种差异的主要原因在于位于TREK-2 C末端近侧区的7个相比于TREK-1的非保守氨基酸,C末端远侧区则对2-APB对TREK-2的激活起负调控作用。2-APB通过作用于TREK-2 C末端近侧区,引起甘氨酸铰链介导的第四跨膜区(M4)的运动,最终导致通道的开放。而胞外pH值的变化引发离子选择器构象变化,同样需要M4和C末端近侧区的参与。因此在TREK-2门控机制中,M4甘氨酸铰链和C末端近侧区为胞外pH值的变化和2-APB调控的公共门控元件。而在TREK-1中,作用于C末端近侧区的调控因素也通过M4的运动开放其孔区,但胞外调控因素(pH变化)仅作用于C末端近侧区,与M4的活动无关。利用C末端近侧区和M4甘氨酸铰链这两个关键元件的突变体,2-APB和胞外pH值变化两种调控模型,我们发现TREK-2两个亚基间相互作用的模式为同步协同,并且野生型呈显性。而这两个元件间的使用模式为顺式方式,信号不能在亚基间传递。尽管我们在TREK亚家族门控机制方面做出了一定的贡献,但仍存在研究手段单一等问题,需要进一步改进。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1038/srep21248
发表时间:2016-02-16
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Zhuo RG;Peng P;Liu XY;Yan HT;Xu JP;Zheng JQ;Wei XL;Ma XY
通讯作者:Ma XY
DOI:10.1007/s13105-015-0422-z
发表时间:2015-08
期刊:Journal of Physiology and Biochemistry
影响因子:3.4
作者:Rengong Zhuo;Peng Peng-Peng;Xiao-Yan Liu;Shu-zhuo Zhang;Jiang-Ping Xu;Jian-quan Zheng;Xiao-Li Wei;Xiaoyan Ma
通讯作者:Rengong Zhuo;Peng Peng-Peng;Xiao-Yan Liu;Shu-zhuo Zhang;Jiang-Ping Xu;Jian-quan Zheng;Xiao-Li Wei;Xiaoyan Ma
Mas-related G protein-coupled receptor D is coupled to endogenous calcium-activated chloride channel in Xenopus oocytes
Mas 相关 G 蛋白偶联受体 D 与非洲爪蟾卵母细胞内源性钙激活氯离子通道偶联
DOI:10.1007/s13105-013-0292-1
发表时间:2014-03
期刊:Journal of Physiology and Biochemistry
影响因子:3.4
作者:Xiao-Li Wei;Hai-Tao Yan;Jiang-Ping Xu;Jian-Quan Zheng
通讯作者:Jian-Quan Zheng
INSIGHTS INTO THE STIMULATORY MECHANISM OF 2-AMINOETHOXYDIPHENYL BORATE ON TREK-2 POTASSIUM CHANNEL
2-氨基乙氧基二苯硼酸盐对 TREK-2 钾通道刺激机制的见解
DOI:10.1016/j.neuroscience.2015.05.012
发表时间:2015-08-06
期刊:NEUROSCIENCE
影响因子:3.3
作者:Zhuo, R. -G.;Liu, X. -Y.;Ma, X. -Y.
通讯作者:Ma, X. -Y.
国内基金
海外基金