内质网应激在HERG钾通道蛋白质转运障碍及其功能恢复中调控及干预机制的研究

Long QT syndrome(LQTS) is a common cardiac channelopathy.Blocked or reduction of Ikr conducted by HERG proteins is the main cause of LQT2.The mechanism of trafficking-deficient HERG proteins, especially the role of endoplasmic rieticulum stress(ERS),has not been systematic and comprehensive study till now. Our previous research showed that HERG-A561V mutant can activates ATF6 which was the activating transcription factor of ERS, and thapsigargin can rescue the defective trafficking and function of mutant HERG proteins. It indicated that endoplasmic rieticulum stress impaired HERG mutants trafficking. In this study, we will continue to demonstrate the effects of ERS and ERS related drugs on HERG A561V and HERG E637K mutations trafficking defect using gene transfection,molecular biology and patch clamp techniques. We will also use perfusion system for mouse heart perfusion to explore the effects of ERS on HERG trafficking in HERG-A561Vmutant mouse models. The project will indentify the specific mechanism of HERG trafficking defect and and provide theoretical basis for the prevention and therapeutic target unique for LQTS.

LQTS是常见心脏离子通道病之一。HERG蛋白编码的Ikr异常是LQT2的主要发病原因。HERG通道上游细胞器的内质网应激( ERS)在离子通道功能的调控有重要作用，但具体机制尚无系统研究。课题组前期发现在突变细胞中，内质网相关分子伴侣升高，而药物恢复突变蛋白的转运。但ERS通过何种途径作用突变蛋白，药物干预不同突变位点是否有区别未深入探讨。本课题拟以A561V和E637K突变基因为研究对象，在细胞水平上运用分子生物学及电生理学方法，探讨ERS在HERG突变蛋白转运中具体调控作用；并采用ERS相关药物干预，探讨其对及ERS和蛋白质转运障碍的影响。总之本课题拟多角度探讨ERS在HERG突变蛋白转运中的调控机制；并调控ERS来改善HERG蛋白功能。该研究将有助于探讨心脏离子通道功能异常发生机制，并为寻找新的心律失常干预靶点提供新的切入点和理论依据。

LQTS是常见心脏离子通道病之一。HERG蛋白编码的Ikr异常是LQT2的主要发病原因。HERG通道上游细胞器的内质网应激(ERS)在离子通道功能的调控中有重要作用，但具体机制尚无系统研究。课题组前期发现在突变细胞中，内质网相关分子伴侣升高，而药物恢复突变蛋白的转运。但ERS通过何种途径作用突变蛋白，药物干预不同突变位点是否有区别未深入探讨。.本研究构建A561V-HERG和E637K-HERG野生型、杂合型和突变型细胞株，运用分子生物学及电生理方法，探讨HERG突变蛋白转运障碍的机制及内质网应激在HERG突变蛋白转运中的具体调控作用；探讨内质网应激相关药物干预对HERG蛋白转运障碍的纠正作用。本研究结果显示，与野生型细胞株相比，ERS三条通路下游效应蛋白XBP-1、ATF6、ATF4以及分子伴侣Bip在突变型和杂合型细胞株的表达明显上调，杂合型细胞株Ikr电流密度明显减低。内质网应激相关药物毒胡萝卜素（thapsigargin，TG）干预杂合型细胞后，ATF6和Bip蛋白表达上调，成熟型和未成熟HERG蛋白在细胞膜表面表达量降低，在细胞质中表达量上调，而Ikr未见明显变化。牛磺熊去氧胆（Tauroursodeoxycholic acid, TUDCA)干预杂合型细胞后，HERG蛋白表达未见明显改变，但是改变了Ikr尾电流的电流特性。可见ERS在A561V-HERG突变蛋白转运过程中发挥作用，ERS三条通路的效应蛋白表达均上调；TG干预可以增强ERS的强度，抑制突变蛋白从内质网到细胞膜的转运。本研究探讨ERS在HERG突变蛋白转运中的调控机制，并调控ERS来改善HERG蛋白功能。这将有助于探讨心脏离子通道功能异常发生机制，并为寻找新的心律失常干预靶点提供新的切入点和理论依据。