烟草钾离子通道研究进展
74 中国烟草科学 2009，30（2）：74-80
烟草钾离子通道研究进展
曲平治1，刘贯山1，刘好宝1*，司丛丛1，刘朝科2，胡晓明2，冯祥国2，张守厚3，赵 静4
（1.农业部烟草类作物质量控制重点开放实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛
266101；2.川渝中烟工业公司，成都
610000；3.山东日照烟草有限公司，山东 日照 276800；4.山东中烟工业公司青州卷烟厂，山东 青州 262500）
摘 要：K+通道是烟草吸收K+的重要途径之一。近年来，已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离到多种K+通道
基因。笔者从K+通道基因类型、K+通道基因的克隆与功能、K+吸收机制和K+通道分子调控技术等方面综述了烟草K+通道
研究现状与进展。对应用生物工程技术改良烟草的钾营养性状进行了讨论，并对利用现代生物技术手段提高烟叶含钾量进行
了展望。
关键词：烟草；钾离子通道；克隆；吸收机制
中图分类号：TS413 文献标志码：A 文章编号：1007-5119（2009）02-0074-07
Research Advances in Tobacco Potassium Ion Channel
QU Pingzhi1, LIU Guanshan1, LIU Haobao1*, SI Congcong1, LIU Chaoke2,
HU Xiaoming2, FENG Xiangguo2, ZHANG Shouhou3, ZHAO Jing4
(1.Key Laboratory of Tobacco Quality Control, MOA, Tobacco Research Institute of CAAS,
Qingdao 266101, China; 2.China
Tobacco Chuanyu Industrial Corporation, Chengdu 610000, China; 3.Rizhao Tobacco Corp. Ltd.,
Rizhao, Shangdong 276800, China;
4.Qingzhou Cigaret Factory, China Shongdong Industrial Tobacco Corpoaration, Qingzhou,
Shangdong 262500, China )
Abstract: K+ channel is one of the important pathway for tobacco absorbing K+. In recent years,
Many K+ channel genes have been
cloned from various plants or different organization of same plant. In this paper, the type of K+
channel gene, cloning and function of
K+ channel, K+ absorption mechanism and molecular regulation technology of K+ channel are
summarized. Applying biotechnology
to improve tobacco potassium nutrition character is discussed, and utilizing the modern
biotechniques to improve the potassium
content of tobacco leaves is proposed.
Keywords: tobacco; potassium channel; cloning; absorption mechanism
植物吸收K+涉及到质膜上的钾转运蛋白，钾转
运蛋白分为两类：K+通道和高亲和K+转运体，其
中K+通道是主要的K+吸收途径。K+通道是一种跨
膜蛋白，广泛存在于各种细胞膜上，它的结构与功
能研究是生命科学交叉领域中研究最活跃的分支
之一。K+通道（potassium channel）是允许K+特异
性通透质膜的离子通道，该通道由两部分组成:一部
分是通道区，选择并允许K+通过；另一部分是门控 开关，受环境中的信号而开关通道。
烟叶K+不仅参与烟叶生理生化反应和提高烟
株抗逆性，还对烟草的可燃性有明显作用，与烟叶
香吃昧及卷烟制品安全性有密切关系；但是我国北
方烟区的土壤含钾量普遍较低，烟叶含钾量大都不
足2%[1]，直接影响到烟叶的产量和品质。国内学者
曾采用施用钾肥和改进栽培方法等措施来提高烟
叶含钾量，但均未得到显著改善。
钾营养在分子生物学方面的研究已引起重视。
施卫明[2]将外源K+通道基因导入烟草，获得钾高效
利用型转基因烟草株系，研究证明外源K+通道基因
的导入不仅可提高肥料钾和土壤缓效态钾的利用
率，而且可显著提高烟叶的含钾量，使烟草产量和
品质得到较大幅度的改良；茅野充男等[3]通过分子
技术将拟南芥的K+通道基因转移至烟株中，使其吸
钾能力明显提高，地上部含钾量提高18%～22%。
因此，可通过现代生物技术改良烟草钾营养，用基
因工程技术将K+通道和高亲和K+转运体蛋白基因
作者简介：曲平治（1983-），男，在读硕士，研究方向为烟草钾高效基因克隆与表达分析。E-mail：qupingzhi@
*通讯作者，E-mail：zp3280965@
收稿日期：2008-09-28
第2 期 曲平治等：烟草钾离子通道研究进展 75
转入烟草中，使之高效表达，进而提高烟叶含钾量。
1 K+通道的类型
离子通道中，K+通道是最庞大的家族，根据不
同的标准可分为不同的类别。从生物学角度，依据
不同的结构和功能可将K+通道分为三大类: Shaker
家族通道、KCO 家族通道和其他通道。
1.1 Shaker 家族通道
Shaker 家族通道是K+通道中发现最早的。
Shaker 一词来源于：在乙醚麻醉下缺失该基因的果
蝇，自发强烈地抖动其肢体，这种表现型的果蝇取
名为Shaker(颤抖)突变子。植物Shaker 通道蛋白从
N 末端至C 末端具有6 个跨膜区(TMS)的疏水核(图
1)；第4 个TMS 含有作为起电压感应器作用的正电
荷氨基酸；第5 个和第6 个TMS 之间具有高度保
守的离子传导孔区(P 结构域)；C 末端区含有调节结
构域：1 个推测的核苷酸结合位点(NBS)，1 个在大
多数Shaker 通道中存在的锚蛋白区（ANK）和1
个紧靠C 末端的富含疏水酸性残基区（KHA）。
Shaker 通道的1 个重要特点是能形成异源四聚体结
构，允许植物调节不同细胞中的K+转运活性，这种
调节在每个器官或组织中是独立的，并与环境条件 相关[4]。
Shaker 家族通道是选择性的K+通道，在很大程
度上受电压的调控，按照受激活的电压范围及离子
图1 Shaker 通道蛋白(六个跨膜区域电压门控通道结构)
Fig. 1 Shaker channel protein (channel protein structure of six
transmembrane segments and each have a voltage-gated )
流方向不同可细分为3 类：内向整流K+通道(K+
in)、
外向整流K+通道(K+
out)和弱内向整流K+通道。
1.1.1 内向整流K+通道 内向整流K+通道对K+浓
度敏感，依赖电压，是主要的吸收K+流的通道，如
NKT1, KAT1, KAT2, AKT1, AKT2/AKT3, AKT4等，
主要存在于细胞的质膜上，在细胞膜超极化的电压
条件下被激活打开。
1.1.2 外向整流K+通道 外向整流K+通道具有电
势依赖性，可释放K+流，如NTORK1, GORK, SKOR
等。
1.1.3 弱内向整流K+通道 弱内向整流K+通道既
可吸收K+，又可释放K+流，如AKT2。
1.2 KCO 通道
KCO 通道即钾通道（K+channel）、钙激活的
（Ca2+ activated）和外向整流（outward-rectifying）
的缩写，首次克隆的KCO1 基因是通过基因数据库
搜索动物K+通道新的植物对应物时所鉴定出来的。
与动物的KCO 通道一样，第1 个得到的拟南
芥KCO1 K+通道有4 个预测的跨膜结构域，两个手
性结构域在C 末端，可能是Ca2+的结合位点。植物
KCO 通道具有手性结构域，这是区别于哺乳动物的
显著特征。KCO 家族的拓扑异构结构如图2。
以拟南芥为例，根据疏水区组成的不同，KCO
通道蛋白可分为两个亚家族, 即KCO-1P 和
KCO-2P。
1.2.1 KCO-1P KCO-1P 是指由两个TMS 和1 个
P（孔道区域）组成的亚族。它们的TMS 并非用来
充当电压感应区，核心区都有1 个高度K+渗透性的
特征序列[5]。KCO-1P 家族有1 个成员，即KCO3。
1.2.2 KCO-2P KCO-2P 是指由4 个TMS 和两个
P（孔道区域）组成的亚族。KCO-2P 家族有5 个成
员：KCO1, KCO2, KCO4, KCO5 和KCO6。
1.3 其他通道
环核苷酸门控通道(CNGC)是作为膜上的非选
择性配体阳离子门控通道，植物CNGC 结构具有6
个跨膜区(S1～S6)、S5 和S6 之间的孔区及C 端的钙
精子特异性Slo3钾通道研究进展
生理科学进展２０１２年第４３卷第４期
精子特异性Ｓ１ｏ３钾通道研究进展术
郑莉萍李葆明 曾旭辉
（南昌大学生命科学研究院，南昌３３００３１）
摘要Ｓｌｏ３是精子特异性钾离子通道，是生理条件下在精子中起主要作用的钾离子通道，介导成熟
精子产生的ｐＨ依赖性钾电流（ＩＫＳ。 ），调控与细胞膜电位相关的信号过程，从而影响雄性生育。除
ｐＨ和膜电位外，其受到ＫＣＮＭＢ４、ＬＲＲＣ５２、ＰｌｌＹ２和ｃＡＭＰ等因素的调控，在精子运动、顶体反应及
渗透压调控等方面起着重要的作用。基于Ｓｌｏ３通道特异性的表达模式和生理功能，以及可能对精
子特异性钙通道ＣａｔＳｐｅｒ的影响，其具有广泛的研究与应用前景。现将Ｓｌｏ３通道的生理特性、功能
及其调控做一综述。
关键词钾通道；Ｓｌｏ３通道；精子；膜片钳
中图分类号Ｒ３３９；Ｑ４９２
精子在睾丸曲细精管发生、发育后，尚需在离子
浓度、渗透压和ｐＨ值不断变化的微环境（附睾管和
女性生殖道）中进一步成熟并最终获得授精能力。
离子通道可使精子适应不断变化的微环境，对精子
功能调控起关键作用。其中，钾离子通道在获能及
顶体反应的诱发中起着举足轻重的作用…。生理
条件下从精子细胞上用膜片钳技术直接记录到的、
ｐＨ依赖的钾离子电流一开始被命名ＫＳｐｅｒ ，后来
为明确区分电流和介导电流的通道，精子钾电流一
般记作Ｉ 而相应的通道则笼统记为ＫＳｐｅｒ。不
过，关于ＫＳｐｅｒ对应的基因和具体的分子组成，直到
近期才有较明确的认识 Ｊ。目前的认识是：Ｓｌｏ３基
因编码的Ｓｌｏ３通道构成了ＫＳｐｅｒ通道的核心部
分 Ｊ，但ＫＳｐｅｒ还可能包括ＬＲＲＣ５２等辅助亚基 ｊ。
为区分精子中结合有其它亚基的Ｓｌｏ３通道和异体
表达时纯粹的￥１ｏ３通道，在本文中ＫＳｐｅｒ将指代精
子钾通道，而Ｓ１ｏ３则指代通过Ｓｌｏ３基因异体表达获
得的钾通道。系列研究表明，ＫＳｐｅｒ是生理条件下
在精子中起主要作用的钾离子通道，调控着与细胞
多发性硬化炎症细胞钾离子通道的研究进展
垦际内科学杂志２００８年３月第３５卷第３
多发性硬化炎症细胞钾离子通道的研究进展
罗家明 综述； 秦新月 审校
摘要：多发性硬化（ＭＳ）是中枢神经系统常见的慢性炎症性自身免疫性疾病，目前病因及发病机制尚不 清楚。近年研究发现，Ｍｓ多种炎性细胞的钾离子通道参与了其自身免疫性发病过程，控制炎性细胞上 钾离子通道为Ｍｓ的治疗提供了新的途径。本文就ＭＳ自身免疫性炎症细胞上钾离子通道的研究进展 作一综述。 关键词：多发性硬化；钾离子通道； 中图分类号：Ｒ５８９文献标识码：Ａ 炎性细胞 文章编号：１００４—２３６９（２００８）０３—０１５１－０４
Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｏｎ ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ｃｅｌｌｓ ｉｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｃｌｅｒｏｓｉｓ ｐａｔｉｅｎｔｓ ＬＵＯ Ｊｉａ—ｍｉｎｇ，ＱＩＮ Ｘｉｎ—ｙｕｅ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｌｏｇｙ，Ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００１６，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｃｌｅｒｏｓｉｓ（ＭＳ）ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｕｎｋｎｏｗｎ ａｅｔｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｔｉｏｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ，ｉｓ ａ ｃｈｒｏｎｉｃ，ａｕｔｏｉｍｍｕｎｅ ｄｉｓｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｎｅｒｖｏｕｓ ｓｙｓｔｅｍ（ＣＮＳ）．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｉｎ ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ｃｅｌｌｓ ｗｅｒｅ ｆ０ｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｉｍｍｕｎｏｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ ｏｆ ＭＳ，ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｉｏｎ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｎｏｖｅｌ ｉｍｍｕｎｏ— ｍｏｄｕｌａｔｏｒｙ ｔｈｅｒａｐｙ ｉｎ ＭＳ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｉｎ ＭＳ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｃｌｅｒｏｓｉｓ；Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌ；Ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ｃｅｌｌ （Ｉｎｔ Ｊ Ｉｎｔｅｒｎ Ｍｅｄ，２００８，３５：１５１—１５４）
房颤中心房钾离子通道重构机制及相关药物的研究进展
中华临床氏师杂志ｆ电子版 ０１４年１月第８卷第１期Ｃｈｉｎ Ｊ ＣｌｉＩｌｉｅｉａｎｓ（Ｅ１ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｄｉｔｉｏｎ）．Ｊａｎｕａｒｙ １．２０１４．ｖｏ１．８．Ｎｏ．１
房颤中心房钾离子通道重构机制及相关药物的研究进展
苏昕徐健
【摘要】 心房颤动（简称房颤）是临床上最常见的持续性快速心律失常之一，可以引起心房内 血栓、脑栓塞等严重并发症，是我国７０岁以上老年人发病率较高、致死率较高的一种疾病。房颤的
发生机制较为复杂，大量研究表明，心脏离子钾通道重构在房颤的发生和持续存在中发挥极其重要 的作用。作用靶点位于钾离子通道的药物已应用于心房颤动，虽有一定的疗效但仍存在效果欠佳， 并发症较多等缺点，现阶段关于心房钾离子通道重构及新型钾离子通道药物已经成为房颤研究中的 热点之一。 【关键词】 心房颤动； 心房电重构； 钾离子通道重构； 新型钾离子通道药物
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｄｒｕｇｓ ｉｎ ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ ｓｔｌ Ｘｉｎ．Ｘｕ Ｊｉａｎ．
Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ，Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ ｔｏ Ａｎｈｕｉ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３６０００， Ｃｈｉｎａ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ．＂Ｘｕ Ｊｉａｎ，Ｅｍａｉｌ：９５８５３２００６＠ｑｑ．ｃｏｒｎ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ（ＡＦ）ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍｍｏｎ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ｔａｃｈｙａｒｒｈｙｔｈｍｉａ，
ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃａｕｓｅ ｓｅｒｉｏｕｓ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｌｉｋｅ ａｔｒｉａｌ ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ，ｃｅｒｅｂｒａｌ ｅｍｂｏｌｉｓｍ．Ｉｔ ｉｓ ａ ｈｉｇｈ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ， ｈｉｇｈ ｍｏｒｔａｌｉｔｙ ｒａｔｅ ｄｉｓｅａｓｅ ｉｎ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ７０ ｙｅａｒｓ ｏｌｄ ｐｅｏｐｌｅ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ，ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｔｕｄｉｅｓ ｈａｖｅ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｃａｒｄｉａｃ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ ｐｌａｙｓ ａｎ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ ｏｆ ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｒｕｇｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｔａｒｇｅｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ ｉｎ ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ａｌｔｈｏｕｇｈ ｓｏｍｅ ｅｆｆｅｃｔ ｂｕｔ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｔｉｌｌ ｉｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ，ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｎｅｗ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｄｒｕｇｓ ｈａｖｅ ｂｅｃｏｍｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｔｓｐｏｔｓ ｉｎ ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ Ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ；Ａｔｒｉａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ；Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ；
低氧对肺动脉平滑肌细胞钾离子通道影响的研究进展
・４８・ 中华肺部疾病杂志（电子版）２０１１年８月第４卷第４期Ｃｈｉｎ ＪＩａｍｇＤｉｓ（Ｈｅｃ￣ｎｉｃ Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ａｕｇｕｓｔ ２０１１，Ｖｏｌ ４，Ｎｏ．４ 低氧对肺动脉平滑肌细胞钾离子通道影响的研究进展 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｙｐｏｘｉａ ｏｎ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｉｎ ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｉｅｓ ｓｍｏｏｔｈ ｍｕｓｃｌｅ ｃｅｌｌｓ 李彩霞林春龙 【关键词】低氧；肺动脉平滑肌细胞；钾离子通道；氧敏感钾基因 中图法分类号：１１３２２ 文献标识码：Ａ 氧敏感的离子通道在肺动脉平滑肌细胞低氧感 受与反应中的作用是近年缺氧性肺血管收缩反应 （ｈｙｐｏｘｉｃ ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｖａｓｏｃｏｎｓｔｒｉｃｔｉｏｎ，ＨＰＶ）研究热点， ＨＰＶ是机体重要的生理性调节机制，白１８６７年以来 人们逐渐发现低氧可引起肺血管收缩，并对其细胞学 和分子学机制进行了长期的探索，发现低氧既可使去 内皮肺动脉环收缩，又可使单个的肺动脉平滑肌细胞 （ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｓｍｏｏｔｈ ｍｕｓｃｌｅ ｃｅｌｌｓ，ＰＡＳＭＣｓ）收 缩，因而认为ＰＡＳＭＣｓ既是低氧的感受器，又是低氧 的效应器…。低氧可造成肺小动脉痉挛，肌型小动脉 平滑肌层增厚，增加肺循环阻力，形成肺动脉高压 （ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎ，ＰＡＨ），长期肺动脉压 力升高将增加右心负荷、右心室重构而引起肺源性心 脏病，严重者引起右心衰竭 。 一、钾通道与氧敏感钾基因 研究发现，急、慢性缺氧均可阻断肺血管 ＰＡＳＭＣｓ钾通道活性，导致细胞膜去极化，继而开放 电压门控性钙通道，使细胞内钙水平增高，引起兴奋 收缩耦联增强，最终发生肺动脉收缩和肺动脉高压。 此外，慢性低氧还可使ＰＡＳＭＣｓ表型发生变化和钾 通道基因如延迟整流性钾通道基因ＲＡＫ等表达减 少，从而引起ＰＡＳＭＣｓ延迟整流性钾电流的振幅降 低、开放概率减少、开放时间缩短、关闭时问延长和 该通道的数目下降，并促使ＰＡＳＭＣｓ增殖和内皮细 胞迁移，从而发生肺血管重建 Ｊ。大量研究表明低 氧所致的ＰＡＳＭＣｓ钾通道活性降低和钾通道基因表 达减少，在慢性肺动脉高压（ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎ， ＨＰＨ）发病机制中发挥重要作用。 二、钾通道 平滑肌细胞上表达多种离子通道，其中钾离子通 道分布最丰富。钾离子通道激活引起的持续性Ｋ 外 ＤＯＩ：１０．３８７７／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４￣５９０２．２０１ １．０４．０１４ 作者单位：４１４０００湖南岳阳，南华大学岳阳市第二人民医院 呼吸内科 ・综述・
钾离子电池研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第10期 ·3772· 化 工 进 展
钾离子电池研究进展
张鼎1，燕永旺1，史文静1，赵小敏1，刘世斌1，王晓敏2
（1太原理工大学化学化工学院，山西 太原 030024；2太原理工大学材料科学与工程学院，山西 太原 030024）
摘要：阐述了钾离子电池关键材料和电池技术的研究现状，特别是对普鲁士蓝类和P2、P3相层状氧化物材料作
为正极材料的电化学性能及存在的问题、碳基负极材料（石墨、硬碳、软碳等）的电化学性能及钾离子脱嵌机
理、当前所用电解液的优缺点等方面都进行了较为全面的讨论和分析。分析表明普鲁士蓝和非石墨材料等材料
已经同时展示出较高的比容量和循环性能，而对于层状氧化物材料和石墨材料，钾离子的电化学嵌入/脱出伴随
显著的体积变化和复杂的相变，同时与正负极材料具有高度相容性的电解液尚未获得。指出钾离子电池需要进
一步发展其电极材料和电解液。
关键词：钾离子电池；正极材料；负极材料；电解液；电化学
中图分类号：TM912.9 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）10–3772–09
DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-2414
Research progress of potassium-ion batteries
ZHANG Ding1, YAN Yongwang1, SHI Wenjing1, ZHAO Xiaomin1, LIU Shibin1, WANG Xiaomin2
(1 College of Chemistry and Chemical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China； 2 College of Materials Science and Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China)
大电导钙激活钾通道及其β1亚基在高血压调节中作用的研究进展
大电导钙激活钾通道及其β1亚基在高血压调节中作用的研究进展
张丽丽; 沈燕; 韩林; 张亚男; 王舒; 王洋
【期刊名称】《《中西医结合心脑血管病杂志》》
【年(卷),期】2019(017)020
【总页数】4页(P3130-3133)
【关键词】高血压; 大电导钙激活钾通道; β1亚基
【作 者】张丽丽; 沈燕; 韩林; 张亚男; 王舒; 王洋
【作者单位】天津中医药大学第一附属医院 天津300193; 天津市针灸研究所; 天津中医药大学
【正文语种】中 文
【中图分类】R544.1; R255.3
高血压已成为全球重大公共卫生问题和首要的死亡危险因素，是引起心脑血管、肾脏疾病的重要危险因素［1］。随着世界人口老龄化进程的加快，预计高血压发病率在今后会继续升高，亟须采取相应策略改善高血压现状。为此，国内外学者从多方面探讨其发病机制和有效的防治措施。本文从离子通道角度出发，对钙激活钾通道及其β1 亚基在高血压调节中的作用进行论述。
1 钙激活钾通道对高血压血管平滑肌的作用
高血压病是以血管紧张度升高为特征的临床综合征［2］，血管舒缩活动异常导致血管张力升高。血管平滑肌兴奋舒缩与细胞膜离子通道的正常活动密切相关。血管平滑肌上重要的效应蛋白——钾离子通道，可提供复极电流抵消血管收缩的影响维持血管紧张度［3］。血管平滑肌上的钾通道包括电压依赖性钾通道、钙激活钾通道、内向整流钾通道和ATP 敏感性钾通道［2］。钙激活钾通道是一类电压和钙敏感的通道，其中大电导钙激活钾通道( BKCa) 在平滑肌上表达密度最高，可影响血管张力和神经元兴奋性，维持平滑肌细胞膜电位，调节肌紧张［4］。BKCa
与其他离子通道的区别是其电导大、对Ca2+敏感性高、电压依赖性强。Ca2+信号和膜电位信号通过偶联，反馈调节细胞内的离子平衡和细胞兴奋性。血管内压力升高及胞内Ca2+浓度升高，可激活 BKCa 通道，产生外向电流，细胞膜去极化，抵抗血管平滑肌收缩( 见图1)［4］，而BKCa 功能失调导致高血压等心血管疾病［5］。
药物影响HERG钾通道致长-QT综合征机制的研究进展
产业科技创新 Industrial Technology Innovation38Vol.1 No.26
药物影响HERG钾通道致长-QT综合征机制的研究进展
于大海，吕 浩（哈尔滨商业大学药学院，黑龙江 哈尔滨 150076）摘要：近年来，药物的心脏毒性受到广泛关注，已经成为影响药物上市或者上市后使用的主要问题。药物影响HERG钾通道导致长-QT综合征是心脏毒性的主要表现之一，可以诱发尖端扭转型室性心动过速，与心源性猝死密切相关。HERG钾通道是检测药物是否具有心脏毒性以及干预调控该毒性的关键靶点。笔者对长QT综合征、HERG钾通道的结构功能和蛋白、各种代表药物影响HERG钾通道的机制进行综述，为药物研发和临床用药提供理论依据和参考。关键词：药物；HERG；心脏毒性；LQTS中图分类号：R285 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）26-0038-02
长QT综合征(longQTsyndrome, LQTS)是一种潜在威胁生命的心律失常疾病，其特征是心肌复极延迟。心脏结构正常的健康年轻人也可能发生QT间期延长并增加尖端扭转型室性心动过速(torsadesdepointes，TdP)触发的晕厥、癫痫发作和心源性猝死(sudden cardiac death，SCD)风险。HERG( the human Ether-à-go-go-Related Gene)钾通道的基因突变或者药物、心动过缓、电解质异常等外在因素引起的HERG钾通道障碍都会导致长QT综合征。1 药物引起HERG钾通道障碍的主要机制1.1 直接阻滞HERG钾通道药物对HERG通道的高亲和力取决于以下结构特征：（1）作为质心的芳香基团数量以及它们与HERG中Phe656相互作用能力；（2）与Tyr652相互作用的中心位置的叔氮；（3）药物的刚性或构象。芳香族残基Phe656、Tyr652是III类抗心律失常药多非利特与IA类抗心律失常药奎尼丁等磺酰胺类药物高亲和力结合所必需的，Phe656和Tyr652芳环上的π电子与氢原子之间相互作用，导致磺酰胺类药物对HERG通道产生直接阻滞作用。同样，高亲和力拮抗剂抗组胺药特非那定和促激动剂西沙必利对HERG阻滞与残基T623和V625、G648以及656位的疏水性也有一定相关性。普罗帕酮药物分子在通道打开时进入通道孔，普罗帕酮的芳环通过π堆积与相邻的Phe656残基相互作用，通道构象异常直接阻滞HERG通道。槲皮素对HEK 293细胞HERG电流的半数抑制浓度(IC50)和最大药效（Emax）分别为11.8±0.9μM和82±2%，证明槲皮素是一种有效的HERG钾离子通道抑制剂。在稳定表达HERG基因的HEK293细胞中，姜黄素通过加快HERG失活或延缓通道的复活进而降低HERG钾通道的开放频率，导致通道电流减小，呈剂量依赖性抑制HERG钾通道电流。1.2 影响HERG蛋白转运HERG蛋白在合成和成熟过程中，如果某些药物通过干预此过程的一些因子使得通道伴侣缺陷、折叠异常、内质网滞留和蛋白酶体活性增加，便会抑制HERG钾通道运输。三氧化二砷引发通道蛋白转运异常，抑制Hsp70、Hsp90功能，同时上调miRNA-21、miRNA-23a的表达，导致膜上155 KDa HERG表达降低[1]。在表达HERG蛋白的细胞中，利用共聚焦显微镜研究证实了阿扎那韦通过与S6区的Y652和F656残基结合，导致HERG蛋白的构象折叠异常，滞留在内质网中，从而阻断HERG蛋白向细胞膜的转运[2]。通过用蛋白质免疫印迹和免疫沉淀方法检测HERG折叠，发现小檗碱(BBR)可显著降低Hsp90的表达以及与HERG的相互作用，使未成熟HERG(135 KDa)增加，成熟HERG(155 KDa)减少，从而诱导运输抑制。地高辛和洋地黄是一种有效的HERG转运抑制剂，通过抑制钾泵而导致钾下降，从而破坏HERG构象，阻断内质网中的HERG通道出口，抑制HERG细胞表面表达，进而干扰HERG蛋白转运。作者简介：于大海（1981- ），男，辽宁大连人，博士研究生，副主任药师，主要从事药物警戒及抗肿瘤药理主要从事药物警戒及抗肿瘤药理方面研究。改为主要从事药物警戒及抗肿瘤药理方面研究。产业科技创新 2019，1（26）：38~39Industrial Technology Innovation39第1卷 第26期1.3 加快HERG蛋白降解小窝蛋白和胆固醇是小窝的重要成分，它们参与胞内蛋白非依赖性的内吞作用。细胞表面HERG通道的泛素化指导通道内吞和降解，不稳定的HERG蛋白通过泛素连接酶泛素化，然后被小窝蛋白依赖的内吞作用降解，紧接着被蛋白酶或溶酶体溶解及降解。特异性Hsp90抑制剂格尔达那霉素通过阻断Hsp90的重要功能，阻滞未成熟HERG蛋白与Hsp90之间复合物的形成，导致通道蛋白泛素化增加，加速HERG通道蛋白的降解[3]。神经酰胺可以提高细胞膜上HERG通道蛋白的泛素化水平，因而加快了其被溶酶体降解的速度，使膜上通道数量减少而出现抑制效应。普罗布考作为一种降胆固醇药物，诱导HERG基因的反式激活因子（转录因子特异性蛋白1）表达下降，增加HERG相关小窝蛋白-1周转，加速成熟HERG通道蛋白从细胞膜降解。1.4 影响HERG通道的多重机制在药物抑制HERG通道的机制中，一种药物可以有直接阻断HERG通道和抑制其转运两种机制。氟西汀、诺氟西汀和罗红霉素具有直接抑制HERG通道机制，也可以抑制HERG通道蛋白运输[4]。其中S6残基HERG突变体(Y652A和F656C)可导致罗红霉素直接阻滞HERG通道。通过蛋白免疫印迹实验，发现罗红霉素能够抑制HERG蛋白的转运。由于抑制运输进而激活了未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR），内质网HERG也会在溶酶体和蛋白酶体中被泛素化和降解。比如三环抗抑郁剂地昔帕明除了直接抑制HERG通道外，可以抑制完全糖基化HERG的方式阻断内质网HERG正向转运。通过泛素免疫印迹实验证明，地昔帕明通过快速诱导泛素化而增加膜上通道内吞作用，这导致了HERG-HEK293细胞中HERG蛋白被溶酶体降解[5]。雷公藤红素除了直接抑制通道外，还抑制HERG通道蛋白的转运，导致细胞表面的通道密度降低，主要激活HeLa和SH-SY5Y细胞中的热休克转录因子，以至于Hsp70蛋白的显著增加，使新合成的链处于折叠的状态，细胞表面的通道密度降低，抑制转运[6]。2 展望新药的心脏安全性评价至关重要，部分新药即使凭借明显的疗效被批准上市，也会被药品监管部门撤市或者限制使用。各国新药心脏安全性评价技术要求中都把对HERG钾通道的抑制作为一个重要风险进行评价，并且新药审批部门在新药上市前，常规要求研制者提供药物对HERG钾通道作用的有关数据。深入研究药物影响HERG钾通道的机制对于检测药物是否具有心脏毒性以及干预调控该毒性十分关键。目前，直接阻滞HERG钾通道和抑制HERG蛋白转运被认为是药物影响HERG通道的主要机制。此外，药物还可以加快HERG钾通道蛋白降解，甚至能够通过两种机制影响HERG通道，导致长QT综合征。药物影响HERG钾通道的机制具有复杂性，从分子、蛋白之间的相互作用和细胞内的生物与化学过程等方面进一步揭示和阐明药物影响HERG钾通道的机制将是今后研究的重点内容，有利于科学、精准地为药物的研发设计、心脏安全性评价和临床应用提供理论依据。参考文献：[1] Lu H R, Vlaminckx E, Cools F, et al. Direct effects of arsenic trioxide on action potentials in isolated cardiac tissues: Importance of the choice of species, type of cardiac tissue and perfusion time[J]. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods, 2012,66(2):135-144.[2] Han S, Sun X, Zhang Z, et al. The protease inhibitor atazanavir blocks hERG K(+) channels expressed in HEK293 cells and obstructs hERG protein transport to cell membrane[J]. Acta pharmacologica Sinica, 2015,36(4):454-462.[3] Ficker E, Dennis A T, Wang L, et al. Role of the cytosolic chaperones Hsp70 and Hsp90 in maturation of the cardiac potassium channel HERG[J]. Circ Res, 2003,92(12):e87-e100.[4] S Rajamani L E C V, KM Holzem B D B A. Drug-induced long QT syndrome: hERG K+ channel block and disruption of protein trafficking by fluoxetine and norfluoxetine[J]. Br J Pharmacol, 2006,149(5):481-489.[5] Dennis A T, Nassal D, Deschenes I, et al. Antidepressant-induced ubiquitination and degradation of the cardiac potassium channel hERG[J]. J Biol Chem, 2011,286(39):34413-34425.[6] Sun, H. Chronic Inhibition of Cardiac Kir2.1 and hERG Potassium Channels by Celastrol with Dual Effects on Both Ion Conductivity and Protein Trafficking[J]. Journal of Biological Chemistry, 2006,281(9):5877-5884.于大海等：药物影响HERG钾通道致长-QT综合征机制的研究进展
植物钾_K_离子通道的研究
植物钾_K_离子通道的研究
山西农业科学２００８，３６（２）：０３～０７ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ
＊收稿日期：２００７—１１—１０
作者简介：程钰宏（１９８３－），女，山西和顺人，在读硕士，主要从事草地资源与草地管理方面的研究。通讯作者：董宽虎（１９５６－），男，教授，博导。
钾（Ｋ＋）是植物生长发育所必需的大量元素之一，而且也是唯一一种植物所需的以较高浓度存在的阳离子，占植物总干重的１０％左右。
钾作为一种大量元素，参与植物体很多重要的生理功能，如植物的氮代谢、脂肪的代谢及蛋白的合成、渗透调节、中和阴离子的负电荷、控制细胞膜的极化等等。植物对Ｋ＋吸收涉及到质膜上的转运蛋白（ｍｅｍｂｒａｎｅｔｒａｎｓｐｏｒｔ
ｐｒｏｔｅｉｎ）［１］。钾离子通道是植物吸收钾离子的重要途
径之一，通道蛋白穿过脂双层形成水通道，通过通道的开闭，实现Ｋ＋越膜转运，正是由于Ｋ＋的重要的生理作用以及细胞膜对它的高度的通透性，人们对其在植物中的吸收与运输机制进行了广泛而深入的研究。
离子通道是一种跨膜蛋白，每个蛋白分子能以高达１０８个／秒的速度进行离子的被动跨膜运输，离子在跨膜电化学势梯度的作用下进行的运输，不需要加入任何的自由能。单个钾离子通道是同源四聚体，４个亚基（ｓｕｂｕｎｉｔ）对称的围成一个传导离子的中央孔道（ｐｏｒｅ），恰好让单个Ｋ＋通过。
对于不同的家族，每个亚基有不同数目的跨膜链（ｅｍｂｒａｎｅｓｐａｎ－
ｎｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔ）组成，两个跨膜链与它们之间的Ｐ－回 环（ｐｏｒｅｈｅｌｉｘｌｏｏｐ）形成Ｋ＋通道的结构标志
（２ＴＭ／Ｐ）。一般来讲，离子通道具有两个显著特征：一是离
子通道是门控的，即离子通道的活性由通道开或关两种构象调节，通过开关应答相应的信号。二是通道对离子的选择性，即离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度的选择性［２］。
依据结构和功能的不同Ｋ＋通道又可分为三大类：Ｓｈａｋｅｒ家族通道、ＫＣＯ通
多发性硬化钠钾离子通道异常的研究进展
中国神经免疫学和神经病 苤查 生 旦苤 鲞星 塑 ！ ！ 望 坠 ！ ！ ： ！ ：
多发性硬化钠钾离子通道异常的研究进展
任晓暾综述，吴卫平审校
（中国人民解放军总医院神经内科，北京１００８５３） 摘要： 多发性硬化（Ｍｓ）是免疫介导的神经系统疾病．目前有学者认为ＭＳ是一种获得性离子通道病。离子通 道表达异常主要为神经元、神经轴膜上离子通道数量、空间分布、表达模式的改变，其次是干扰免疫细胞介导的 炎症反应，导致脱髓鞘、轴突变性。离子通道阻滞剂（ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｂｌｏｃｋｅｒ）已被证实具有改善ＭＳ临床症状的作 用。 关键词：多发性硬化；离子通道；离子通道阻滞剂 中图分类号：Ｒ７４４．５ ｌ 文献标识码：Ａ文章编号：１００６—２９６３（２００６）０６—０３４１—０４ 多发性硬化（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｃｌｅｒｏｓｉｓ，ＭＳ）是免疫介 导的ＣＮＳ脱髓鞘疾病，具有炎症反应、脱髓鞘、胶 质细胞增生的病理学特点，但脱髓鞘和轴突传导功 能受损并不能解释所有ＭＳ的临床症状。目前认 为，除脱髓鞘和轴突变性退化外，离子通道（ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅ１）表达的调节紊乱亦参与了ＭＳ和实验性 自身免疫性脑脊髓炎（ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｕｔｏｉｍｍｕｎｅ ｅｎｃｅｐｈａｌｏｍｙｅｌｉｔｉｓ，ＥＡＥ）的病理、生理过程。 离子通道是镶嵌在脂质双分子层中可形成水 性孔道的糖蛋白，广泛存在于生物体的各种细胞膜 中，是各种生命活动的基础，并参与神经、肌肉、心 血管等疾病的病理过程。随着研究技术和神经分 子生物学的发展，目前已经发现许多离子通道病 （ｃｈａｎｎｅｌｏｐａｔｈｙ），其原因可能与下列改变有关：编 码离子通道亚单位的基因发生突变或体内出现针 对通道的病理性内源性物质，使通道的功能出现不 同程度的减低或增强，从而导致机体整体生理功能 的紊乱Ⅱｊ。目前将体内出现针对离子通道抗体，并 攻击中枢、外周神经系统及神经肌肉接头者称为自 身免疫性离子通道病（ａｕｔｏｉｍｍｕｎｅｉｏｎｉｃｃｈａｎｎｅｌｏｐ— ａｔｈｉｅｓ，ＡＩＣＰ）。有人认为ＭＳ离子通道改变可能 是一种后天致病因素导致的获得性自身免疫性离 子通道病［２］，亦或是由于神经发生脱髓鞘、轴突变 性，激活了原本静息的某些离子通道基因，或使原 本活化的某些离子通道基因失活，从而改变了细胞 膜兴奋性所致＿１］。 １离子通道的分类和功能 离子通道的开放与关闭称为门控（ｇａｔｉｎｇ），根 据门控机制的不同，可分为非门控离子通道和门控 离子通道。其中后者又可分为４类：电压门控性 （ｖｏｌｔａｇｅ ｇａｔｅｄ）又称电压依赖性（ｖｏｌｔａｇｅ ｄｅｐｅｎｄ— ｅｎｔ）或电压敏感性（ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）离子通道，化 学门控性（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｇａｔｅｄ）又称配体门控性（１ｉｇａｎｄ ｇａｔｅｄ）离子通道，机械门控性（ｍｅｃｈａｎｏｇａｔｅｄ）又称 机械敏感性（ｍｅｃｈａｎｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）离子通道和其他门 控离子通道。与ＭＳ有关并且目前研究最多的是 电压门控性离子通道，其在静息电位时处于关闭状 态，当膜电位发生去极化或超极化时，不同种类的 电压门控离子通道可以被打开。依据通道的选择 性及其最容易通过的离子，又分为Ｋ 、Ｎａ 、 Ｃａ抖、Ｃ１一通道４种主要类型，各型又分为若干亚 型，构成了一个复杂的电压门控离子通道系统。这 些通道共同参与了突触传递、细胞的兴奋性、不应 性和传导性的形成，其中Ｎａ 、Ｃａ。 通道主要调控 去极化，Ｋ 通道主要调控复极化和维持静息电位。 ２ ＭＳ的钠通道研究 ２．１ 钠通道在ＭＳ中的异常表达 轴突变性的 电生理标志是纤颤电位及运动电位消失，脱髓鞘则
神经系统离子通道病研究的一些进展
神经系统离子通道病研究的一些进展
王刚;祝延
【期刊名称】《皖南医学院学报》
【年(卷),期】2003(022)0z1
【摘 要】随着膜片钳、分子克隆等技术的兴起,可兴奋性组织的细胞(神经元、心肌细胞等)膜离子通道、受体的结构、功能及与某些疾病的关系的研究在近10年内取得了突飞猛进的发展,出现了一门新兴的交叉学科--离子通道病学(Channelopathy).……
【总页数】2页(P33-34)
【作 者】王刚;祝延
【作者单位】安徽医科大学生理学教研室神经生理实验室,合肥,230032;安徽医科大学生理学教研室神经生理实验室,合肥,230032
【正文语种】中 文
【中图分类】R3
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4.离子通道及自主神经系统与房室结折返性心动过速关系的研究进展 [J], 朱云才;陈旸;李小平 5.瞬时受体电位M2型离子通道在神经系统疾病中的作用研究进展 [J], 应颖超;江佩芳
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