摘要 : 2月4日，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所蔡時(shí)青組在《神經(jīng)科學(xué)雜志》發(fā)表了題為《線蟲Kv4鉀離子通道KChIP輔助亞基調(diào)控肌肉興奮性和控制雄蟲交配行為》的研究論文。

       2月4日，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所蔡時(shí)青組在《神經(jīng)科學(xué)雜志》發(fā)表了題為《線蟲Kv4鉀離子通道KChIP輔助亞基調(diào)控肌肉興奮性和控制雄蟲交配行為》的研究論文。文章報(bào)道了線蟲KChIP輔助亞基通過(guò)促進(jìn)Kv4鉀離子通道的生成，調(diào)控神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞的興奮性，進(jìn)而影響動(dòng)物的一些重要行為。

       電壓門控鉀離子通道(Kv)是一類可選擇性通透鉀離子的跨膜蛋白，它參與了動(dòng)作電位的形成，直接影響神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞的興奮性。Kv4是其中一類通導(dǎo)快速瞬時(shí)電流(fast transient current)的鉀離子通道，而鉀離子通道相互作用蛋白(K+ Channel Interacting Protein, KChIP)則是Kv4的輔助亞基，它不參與離子通道跨膜孔道的形成，但影響Kv4的電生理特征，并且也可以促進(jìn)Kv4的表達(dá)與運(yùn)輸。目前，有關(guān)KChIP對(duì)Kv4的調(diào)控機(jī)制尚不明確。蔡時(shí)青組博士生陳欣等克隆了編碼線蟲KChIP蛋白的ncs-4,ncs-5和ncs-7基因，發(fā)現(xiàn)這些線蟲KChIP蛋白對(duì)于SHL-1(線蟲Kv4同源蛋白)的生成和運(yùn)輸都是必要的。同時(shí)敲除ncs-4,ncs-5和ncs-7基因?qū)е耂HL-1蛋白不能在線蟲體壁肌肉細(xì)胞中表達(dá)，這些細(xì)胞中的快速瞬時(shí)外向鉀電流也因此消失。KChIP是一類鈣離子結(jié)合蛋白，在體實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)鈣離子信號(hào)不影響線蟲KChIP蛋白NCS-4促進(jìn)SHL-1蛋白生成，但是鈣離子和NCS-4結(jié)合對(duì)于SHL-1蛋白從高爾基體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜的過(guò)程是必要的。這些結(jié)果解析了鈣離子信號(hào)在輔助亞基KChIP調(diào)控Kv4家族鉀離子通道功能中所扮演的角色，闡明了KChIP和Kv4相互作用機(jī)制。

       該研究還發(fā)現(xiàn)，Kchip蛋白NCS-4和SHL-1共同表達(dá)在雄性線蟲尾部的斜方肌中，敲除ncs-4或shl-1基因的雄蟲有嚴(yán)重的交配能力缺陷。鈣成像結(jié)果顯示這些雄性線蟲在交配時(shí)斜方肌興奮性過(guò)強(qiáng)，尾部不能正常彎曲，無(wú)法完成交配過(guò)程。該結(jié)果揭示了鉀離子通道輔助亞基KChIP在調(diào)控細(xì)胞興奮性和動(dòng)物行為中的重要作用。

該課題由博士生陳欣、助理研究員阮美煜在研究員蔡時(shí)青指導(dǎo)下完成。課題受中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”、國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目和神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助，在上海生科院神經(jīng)所獨(dú)立完成。

圖A 線蟲KChIP蛋白調(diào)控內(nèi)源SHL-1 介導(dǎo)的快速瞬時(shí)鉀電流

圖B 敲除ncs-4或shl-1基因影響雄性線蟲斜方肌細(xì)胞興奮性

作者：上海生命科學(xué)研究