钾通道、氯通道和周期蛋白D1在细胞周期中的相互作用

The ClC-3 chloride channel, IK1 potassium channel and cyclin D1 play important roles in regulation of the entry from G1 phase to S phase in the cell cycle. However, it is far from clear as for the interaction between these proteins. It has been demonstrated by our previous study that there is interaction between cyclin D1 and ClC-3 chloride channel; ClC-3 chloride channel is one of the target of cyclin D1, and ClC-3 chloride channel can also regulate the activities of cyclin D1. Our preliminary experiments indicate that chloride channels may interact with potassium channels. The aims of this project are to clarify whether IK1 potassium is the potential target of cyclin D1, and to investigate the relationship between potassium channels and chloride channels in the cell cycle. Using the patch-clamping, cell dialysis, siRNA and fluorescence resonance energy transfer (FRET) techniques, the interaction between cyclin D1 and potassium channels, and between chloride channels and potassium channels will be studied at different levels including functional, mRNA and protein expressions; and their interaction in the cell cycle and the mechanisms underlying will be investigated. By focusing on the interaction between different proteins, the study of the cell cycle regulation and the underlying mechanisms will benefit our understanding of the genesis and development of tumours.

ClC-3氯通道、IK1钾通道和周期蛋白D1在调节细胞从细胞周期G1期进入S期中起重要作用。但目前对这几种蛋白质间的相互作用知之不多。我们的前期研究证实，周期蛋白D1和ClC-3氯通道存在相互作用，周期蛋白D1作用的靶点之一是ClC-3氯通道，同时ClC-3氯通道对周期蛋白D1也有调控作用。预实验提示氯通道和钾通道之间可能存在相互调节。本项目拟探讨IK1钾通道是否为周期蛋白D1未知的靶点，并研究钾通道和氯通道在细胞周期中的关系，将采用膜片钳、细胞内透析、siRNA、荧光共振能量转移等技术，重点研究鼻咽癌细胞周期蛋白D1和钾通道之间、氯通道、钾通道之间是否存在相互作用，研究它们在功能、mRNA、蛋白质表达水平的交互影响，并探讨它们在调节细胞周期中相互影响及其机制，从蛋白相互作用的角度探讨细胞周期调控，拓展对细胞周期调控机制的理解，有助于深化对肿瘤发生、发展的认识。

细胞周期与多种生理、病理过程密切相关，但其调控机制远未明确。ClC-3氯通道、IK1钾通道和周期蛋白D1在调节细胞从细胞周期G1期进入S期中起重要作用，但目前对这几种蛋白质间的相互作用知之不多。我们的前期研究表明，周期蛋白D1和ClC-3氯通道存在相互作用。本项目旨在探讨IK1钾通道是否为周期蛋白D1未知的靶点，并研究钾通道和氯通道的关系。通过采用膜片钳、细胞内透析、siRNA、分子生物学等技术，我们进一步探讨了氯通道与细胞周期蛋白D1之间的关系，并探讨了氯通道与钾通道之间、周期蛋白D1与钾通道之间的相互作用。.. 实验结果表明：1）氯通道、钾通道与周期蛋白D1（cyclin D1）之间存在相互作用。2）ClC-3氯通道是调控细胞周期由G1期进入S期的关键因素之一，ClC-3通过阻抑p21和p27（周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制蛋白）的表达来促进cyclin D1和CDK4/6（周期蛋白依赖性蛋白激酶）的表达，从而调控细胞周期进程，p21和p27是ClC-3 氯通道蛋白调控细胞周期的作用靶点。3）ClC-3氯通道与IK1钾通道在胞内的分布具有共定位的现象，它们之间在mRNA和蛋白表达水平以及功能活动上存在相互调节作用，二者可能共同参与调控细胞周期的进程。 4）IK1钾通道是细胞周期蛋白D1调控细胞周期进程的靶点之一，Cyclin D1-CDK6复合物可激活钾通道。周期蛋白D1在mRNA和蛋白表达水平以及功能水平对IK1钾通道都有调控作用，周期蛋白D1通过CDK6使钾通道磷酸化，进而激活该通道，而CDK4磷酸化修饰钾通道使其关闭。.. 本研究表明，氯通道、钾通道及细胞周期调节蛋白之间存在复杂的相互调节关系，在调节细胞周期中发挥重要作用。本项目的完成，有助于从通道蛋白之间、通道蛋白和周期蛋白之间相互作用的角度来探讨细胞周期的调控，对于拓展和加深对细胞周期调控以及相关疾病的认识有重要的意义。