QT延长综合征HERG基因新突变位点E505D的功能检测

目的 研究中国人QT延长综合征2型(LQT2)HERG基因突变(E505D)导致的功能改变。方法 将HERG基因野生型cRNA和突变型(E505D)cRNA分别和同时注射到非洲爪蟾卵母细胞,采用双电极电压钳技术记录非洲爪蟾卵母细胞膜上电流的表达,了解基因突变对电流的影响。结果 单独注射突变型cRNA记录到的电流与注射双蒸水记录到的电流差异无显著性。野生型和突变型cRNA共同注射记录到的电流显著低于单独注射野生型cRNA,电流改变呈负电位占优势的方式。结论 HERG基因突变使快速激活延迟整流性钾通道电流减小,心室复极时间延长,QTc延长,证实HERG基因突变与LQT2相关。     

HERG错义突变V630A和N633S引起QT延长综合征的分子机制

目的 HERG基因突变可引起遗传性QT延长综合征（10ng QT syndroms,LQTS）。研究探讨HERG通道孔区的错义突变导致LQTS的分子机制。方法 采用Megapfimer方法制备HERGV630A、N633S突变体,并亚克隆到pSP64和pcDNA3．1表达载体。用T7RNA聚合酶体外合成cRNA,经Ribogreen荧光定量后,将相应的cRNA注入卵母细胞,在18℃培养箱中培养3d后,用标准双电极电压钳技术测量卵母细胞的表达电流。所有数据均用pCLAMP软件采集,并应用Kaleidagraph 3．5和Igor软件进行数据处理。结果 当V630A、N633S分别同HERG野生型在卵母细胞共同表达时,这两种突变体均具有明显的负显性抑制效应,其抑制效应达到50％～70％。同野生型HERG通道相比,这两种异源多聚体的失活显著加快,半失活电压负向偏移。结论 该研究首次阐明了两个位于HERG通道孔区外口的错义突变V630A、N633S所引起的通道电生理学功能改变,从分子水平证明HERG通道孔区的错义突变与致命性心律失常的关系。     

R371H和P266T位点突变对ATP敏感性钾通道特性的影响

目的研究R371H和P266T两个位点突变对ATP敏感性钾通道特性的影响，揭示上述位点突变导致心律失常的机制。方法用人胚肾细胞表达Kit6．2野生型、R371H和P266T位点突变后的通道，用膜片钳技术研究突变后胞内pH对ATP敏感性变构调节的变化。结果野生型、P266T、R371H均成功记录到内向整流性K^＋电流。暴露于不同的pH中时，野生型通道的半数电流抑制ATP浓度（IC50）在pH6．8时较pH7．4时显著增大（70VS22μmoL／L，P〈0．05），ATP浓度-电流曲线显著右移；R371H和P266T的IC50在pH6．8与pH7．4时差异无统计学意义。结论胞内pH对ATP敏感性变构调节的丧失，可能是R371H和P266T位点突变时导致心律失常的重要机制。     

酸中毒时心脏克隆钾离子通道Kv1．4的动力学特性

目的：探讨心脏克隆钾离子通道Kv1．4的C型失活(Kv1．4△N)在非洲蟾蜍卵母细胞上表达后的动力学特性以及酸中毒时的改变。方法：将Kv1．4△N cRNA(最大体积为50 n1)注入非洲爪蟾的卵母细胞内,于18℃孵育16h以上。电极采用两步法拉制,微电极由1．5 mm口径的电极拉制。电极内充3M KCl,电阻0．5～1．0MΩ。采用双微电极电压钳制法(two electrode voltage clamp,TEV)在室温下(20～24℃)记录电流。结果：与正常pH时相比,酸性环境下,Kv1．4△N的峰电流减小,在pH7．4时通道在去极化至-40mv激活,而pH 6．8时为-30mv激活；通道在pH 7．4时最大失活为0．384±0．072,而在pH6．8时为0．197±0．013；在pH6．8时通道复活减慢(P＜0．05)。结论：酸中毒导致通道电流减小,并且使通道失活加快和恢复减慢。     

乌头碱阻断表达在卵母细胞上的HERG通道的电药理特性

目的观察乌头碱对表达在卵母细胞上的HERG电流的影响。方法HERG通道表达在非洲爪蟾卵母细胞上,利用双电极电压钳技术测量其电流。结果①HERG通道可以稳定表达在卵母细胞上;②乌头碱以浓度和电压依赖性方式阻断表达在卵母细胞上的野生型HERG通道,阻断的半数抑制浓度值是1.801±0.332μmol/L;③乌头碱对HERG电流的阻断呈时间依赖性;④峰电流幅值被1μmol/L乌头碱显著降低,而稳态失活的半数失活电压(-39.10±1.04 mV vs-41.61±2.66 mV,P>0.05,n=6)没有被乌头碱的阻断显著改变,而斜率k(32.37±1.04 mV vs 41.05±4.19 mV,P<0.05,n=6)出现正向移动。结论乌头碱对HERG电流呈浓度、电压和时间依赖性阻断,而其对失活状态下的HERG通道无明显阻断作用,HERG通道可能是乌头碱致心律失常的关键离子靶点之一。     

Ikr/HERG钾离子通道

快速延迟整流钾电流Ikr在心脏动作电位复极化过程中发挥重要作用。HERG基因编码心脏快速延迟整流钾电流Ikr，HERG基因突变可引起唧、综合征，另外Ikr／HERG通道是Ⅲ类抗心律失常药物的作用靶点，其他一些化学结构不同的药物也可阻断该通道，引起QT间期延长，甚至发展成获得性心律失常。对HERG通道结构和功能的研究，LQT相关的HERG突变体功能的改变，与HERG通道作用β亚基的认识，以及对HERG通道和药物作用机制的研究有助于清楚认识Ikr在心律失常中的作用机制，并设计合理的治疗药物调节Ikr电流，有效治疗LQT综合征及其它相关的心律失常。     

钾离子通道β亚单位KCNE4对KCNQ1及HERG电流的影响

目的:研究钾离子通道β亚单位KCNE4对KCNQ1及HERG通道电流的影响。方法: 构建离子通道细胞模型,单独表达基因KCNQ1、HERG,以及联合表达基因KCNQ1+KCNE4、HERG+KCNE4。采用全细胞膜片钳方法记录通道电流曲线,比较组间电流的大小及通道的动力学特征。采用免疫荧光细胞定位方法,检测KCNE4对通道蛋白表达的影响。结果: KCNE4与 KCNQ1共表达显著减低KCNQ1通道电流。单独表达KCNQ1通道的细胞,膜电位+60 mV时,平均电流密度为(24±2.9) pA/pF,共表达KCNQ1+KCNE4时,细胞电流密度降至(7.3±1.1) pA/pF。与KCNQ1电流相比,+40 mV时KCNQ1/KCNE4激活时间常数的快成分(τfast)增加,但慢成分(τslow)减慢,KCNQ1/KCNE4无尾电流产生,表明KCNE4参与了KCNQ1通道动力学的调整。单独表达KCNE4亚单位的细胞没有产生任何电流。当KCNE4与HERG共表达时,电流的大小、电流电压关系曲线及通道稳态激活曲线都与HERG通道无明显差异,电流密度为(26.7±3.9) pA/pF,半数激活电压(V1/2)为(-3.10±0.68) mV,斜率因子为8.89±0.33。从通道的失活时间常数以及失活后恢复时间常数与测试电压的关系曲线可见,KCNE4对HERG通道的动力学特征均无影响。免疫荧光染色结果显示,KCNE4没有影响KCNQ1蛋白的表达。结论: KCNE4亚单位可显著改变KCNQ1通道的电压敏感性,表现出抑制作用,KCNE4对KCNQ1蛋白在细胞膜上的表达及HERG通道电流均无影响。     

普罗帕酮对HERG钾通道孔胞膜外侧氨基酸突变前后的作用

目的:探讨普罗帕酮对人类ether-a-go-go相关基因(HERG)钾通道孔道胞膜外侧突变后结合能力的影响。方法:将HERG野生型通道(WT)和HERG突变型通道(MT)的互补核糖核酸(cRNA)注射到非洲爪蟾卵母细胞,孵育24～72h后以不同刺激程序用双微电极法记录通道电流的表达。用Clampfit9.2版本软件对数据进行分析。部分电流用相应的方程拟合。结果:HERGWT外侧的第628位点的甘氨酸突变为半胱氨酸(G628C)和第631位点的丝氨酸突变为半胱氨酸(S631C)成HERGMT后普罗帕酮与HERGMT通道的结合能力减小,50%抑制浓度(IC50)对HERGWT,HERGMT分别为5.31μmol/L和7.81μmol/L。普罗帕酮对HERGWT和HERGMT的阻滞效应都呈电压和浓度依赖性。普罗帕酮减小HERGWT,但未减少HERGMT通道的半数激活电压。结论:普罗帕酮是HERG通道的开放通道阻滞剂,HERG通道孔道膜外侧突变(G628C和S631C)能改变普罗帕酮与通道之间的结合能力,从而影响通道的激活。     

西沙比利对HERG基因表达的快速激活延迟整流钾通道电流及蛋白的影响

目的评价西沙比利对转染HERG基因表达的快速激活延迟整流钾电流(IKr)和蛋白的影响,探讨其致心律失常的机制。方法使用脂质体介导的瞬时转染法把野生型HERG基因转染进人胚肾细胞(HEK293),采用全细胞膜片钳技术评价西沙比利对IKr通道电流和动力学的影响;使用G418筛选出稳定转染HERG的细胞,并用西沙比利进行干预,应用免疫蛋白印迹技术评价药物对蛋白的影响。结果西沙比利对IKr通道的刺激电流(IHERG)和尾电流(Itail)具有浓度和电压依赖性抑制作用,半数最大抑制浓度分别14.5和3.9nmol/L。西沙比利使IHERG和Itail的最大峰值电位前移,但不改变激活电位;使激活曲线左移并加快通道的失活,但不改变通道失活后的恢复时间;西沙比利对转染后的HEK293细胞上的IKr通道蛋白无明显抑制。结论西沙比利通过作用于通道的失活态抑制HERG钾电流,但不影响HERG通道蛋白的表达。     

先天性长QT综合征HERG基因A561V突变的功能研究

目的在收集的一个先天性长QT综合征家系中发现HERG基因A561V突变,探讨HERG基因A561V突变在真核细胞中的功能表达。方法采用克隆载体快速PCR法及限制性内切酶法将突变体克隆到真核表达载体pcDNA3中,用Superfeet转染试剂将野生型及突变型HERG质粒与荧光载体pRK5．GFP共转染至HEK293细胞,用免疫荧光化学法及蛋白免疫印迹法检测蛋白质表达,用全细胞膜片钳法检测HERG通道的电流表达。结果构建的突变体经DNA直接测序示HERG基因cDNA1682位点碱基C变为T,突变体蛋白质位于细胞膜上及细胞质中,野生型通道蛋白显示135000和155000的2条蛋白条带,而杂合型和突变型通道蛋白仅有135000的1条蛋白条带,野生型通道记录到尾电流而杂合型通道及突变型通道均未检测到电流表达。结论成功构建并表达了HERG基因A561V突变的功能,中国患者具有与欧美患者相同的HERG基因突变热点。     

PTC124不影响心脏SCN5A通道和HERG通道的电生理特性

目的无义突变产生提早出现的终止密码子(Premature termination codon,PTC),其主要致病机制是突变基因单倍体表达不足,见于心脏SCN5A和HERG基因。SCN5A无义突变导致心脏传导功能障碍、扩张性心肌病和Brugada综合征(BrS)等疾病,HERG无义突变导致长QT综合征、扩张性心肌病等疾病,目前尚无有效方法根治这类疾病,但药物将是治疗这类突变相关性疾病的最佳选择。近年来开发的口服药物PTC124,能够选择地抑制过早出现的终止密码子,诱导核糖体通读、不影响正常的终止密码子。为了评价该药物的安全性,本研究检测了PTC124对心脏钠通道和HERG通道的电生理特性。方法构建心脏SCN5A和HERG基因的真核表达载体,分别转染HEK293细胞,应用PTC124处理细胞72小时,全细胞膜片钳记录钠通道和HERG通道的表达电流和动力学,蛋白印迹证明钠通道和HERG通道的表达水平。结果 PTC124处理或未处理的钠电流密度分别-240.2±24.8pA/pF和-238.5±25.2pA/pF,PTC124处理或未处理的HERG激活电流密度分别为43.2±4.3pA/pF和41.9±5.0pA/pF,PTC124处理或未处理的HERG失活电流密度分别为69.9±3.8pA/pF和70.1±3.7pA/pF,激活或失活动力学参数均没有统计学差异。结论 PTC124不影响心脏钠通道和HERG通道的电生理特性。该研究为今后评估这种疗法的使用价值,治疗具有潜在的致命性心律失常性疾病患者的安全性提供依据。     

抗心律失常药物靶点——IKr/HERG通道的调控机制研究

目的探讨快速延迟整流钾电流（IKr／HERG）在缺血性心律失常发生过程中的调控作用及机制。方法新西兰兔12只，随机分为对照组和缺血组，采用酶解法分离单个心室肌细胞，应用全细胞膜片钳技术记录心室肌细胞IKr／HERG变化趋势；应用Western blot技术，检测转染小RNA（miRNA）后人乳腺癌（SKBr3）细胞IKr／HERG通道蛋白表达量的改变。结果IKr／HERG在实验电压＋60mV下，缺血组（2．25±0．31）pA／pF明显低于对照组（3．81±0．64）pA／pF；miRNA转染进入SKBr3细胞后，细胞膜IKr／HERG通道蛋白表达量降低，仅是对照组的10％。结论miRNA调控IKr／HERG通道蛋白的表达，进而抑制IKr／HERG，参与缺血性心律失常的发生与发展。     

先天性长QT综合征HERG基因L539fs/47及A561V突变的功能研究

目的探讨HERG基因L539fs／47突变及A561V突变的功能。方法采用交叠聚合酶链式反应（PCR）及克隆载体快速PCR构建突变体，用限制性内切酶法将突变体克隆到真核表达载体pcDNA3中，用Superfect转染试剂将野生型及突变型HERG质粒与荧光载体pRK5-GFP共转染至HEK293细胞，用免疫荧光化学法及蛋白免疫印记法检测蛋白质表达，用全细胞膜片钳法检测HERG通道的电流表达。结果构建的突变体经DNA直接测序示HERG基因L539fs／47缺失突变及A561V点突变，L539fs／47突变体蛋白质位于细胞膜上，A561V突变体蛋白质位于细胞膜上及细胞浆中，L539fs／47突变体蛋白质条带小于80kDa，A561V突变蛋白仅有135kDa一条蛋白条带，野生型通道记录到尾电流而L539fs／47突变及A561V突变型通道均未检测到电流表达。结论成功构建并表达了HERG基因L539fs／47突变及A561V突变的功能，L539fs／47突变通过电压门控异常机制抑制HERG电流，而A561V突变通过滞留降解及膜通道功能异常机制抑制HERG电流。     

伊博格碱阻滞HERG通道电流

目的应用全细胞膜片钳技术观察抗毒瘾药物伊博格碱对异源转染Human ether-a-go-go-related(HERG)基因编码通道电流的影响。方法在人胚肾293细胞上转染野生型HERG基因,采用全细胞膜片钳技术记录HERG电流,观察99.5%纯度和95%纯度不同浓度1、5、10、50μmol/L伊博格碱对HERG电流阻滞的作用以及99.5%纯度5μmol/L伊博格碱对通道动力学的影响。结果 99.5%纯度和95%纯度的伊博格碱阻滞HERG电流的半数最大抑制浓度(IC50)无显著差异(P0.05),分别为(4.09±0.69)μmol/L和(3.53±0.16)μmol/L。99.5%纯度的伊博格碱5μmol/L可逆性抑制HERG电流,使HERG通道电流电压依赖性的半激活电压左移[(-3.1±2.0)m V vs(-15.2±2.1)m V,P0.01],半失活电压左移[(-45±3)m V vs(-59±3)m V,P0.01];在所有测试电压下加快HERG通道失活;在测试电压-40 m V时,延缓HERG通道从失活中恢复[(891±103)ms vs(1 831±334)ms,P0.05]。结论伊博格碱阻滞HERG通道电流,主要作用在HERG通道的失活状态。     

HERG基因突变致第二型长QT综合征机制的研究进展

HERG基因编码快速激活延迟整流钾通道的α亚单位,快速激活延迟整流钾电流在心脏复极过程中起着极其重要的作用,HERG基因的突变导致快速激活延迟整流钾电流的异常,并进一步引起第二型遗传性长QT综合征(LQT2)。随着研究方法的不断发展,人类对HERG基因突变引起LQT2的机制的了解越来越深刻,作者就此作一综述。     

木兰花碱对HERG钾通道蛋白表达的影响

目的探讨木兰花碱抗心律失常的作用及机制。方法将低浓度（1、3μmol／L）及高浓度（10、30μmol／L）木兰花碱分别作用于转染HERG基因重组载体的HEK-293细胞，采用Westernblot法、免疫荧光化学染色法分别定量、定性检测HEK-293细胞中HERG钾通道蛋白（以下简称HERG蛋白）表达。结果低浓度木兰花碱对HERG蛋白表达无明显影响；高浓度木兰花碱作用后HERG蛋白表达明显受抑。结论高浓度木兰花碱能够抑制HERG蛋白表达，此可能为木兰花碱抗心律失常的作用机制。     

心房颤动患者心房组织延迟整流钾通道基因表达的研究

目的 探讨心房颤动（AF）患者心房组织延迟整流钾通道（Kv1、5、HERG、KvLQT1通道）基因表达的变化。方法 以窦性心律组（SR组）为对照，应用逆转录-聚合酶链反应（RT—PCR），以三磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）为内参照，检测35例风湿性心脏瓣膜病患者右心耳组织Kv1．5、HERG、KvLQT1通道的mRNA表达量。结果 和SR组相比，Kv1．5钾通道mRNA表达在慢性房颤组（CAF组）下降显著，有统计学意义（P〈0．05），在阵发性房颤组（PAF组）差异无统计学意义（P〉0．05）；HERG钾通道和KvLQT1钾通道mRNA表达CAF组和PAF组差异均无统计学意义（P〉0．05）。结论 Kv1．5钾通道转录水平下调可能是相应超速延迟整流钾电流（IKur）重构的分子基础，其基因表达异常是AF电重构的重要环节；HERG钾通道和KvLQT1钾通道在基因转录水平差异无统计学意义，与AF模型快速延迟整流钾电流（IKr）和缓慢延迟整流钾电流（IKs）无变化相符。     

长QT综合征相关基因新突变R863X-HERG的功能研究

目的 R863X是在国人长QT综合征家系中发现的一个新的HERG基因无义突变,本研究旨在探讨R863X-HERG的功能。方法 采用PCR方法制备突变体R863X-HERG,并克隆到真核细胞表达载体中;用CHO细胞表达系统及全细胞膜片钳电生理技术研究突变体的功能。结果 实验表明R863-HERG基因单独表达时不能形成有功能的离子通道,而突变体R863X同野生型HERG共表达时,通道的电流密度降低约30％,且HERG WT／R863X通道的电压依赖性失活过程加速。结论突变体R863X亚基自身不能装配成有功能的通道,但可和野生型HERG亚基形成有功能的HERG通道异聚体,改变通道的门控特性。HERG蛋白C末端可能在通道装配中发挥一定的作用。     

HERG基因Y475C突变致2型长QT综合征的机制探讨

目的研究HERG基因Y475C突变的致病机制。方法利用DNA定点突变技术构建Y475C表达载体,脂质体介导法转染人胚胎肾细胞进行表达。转染后48h用膜片钳技术记录KCNH2(亦称HERG)通道电流变化情况,明确Y475C突变导致2型长QT综合征的机制。结果电生理学研究显示与野生型通道电流相比,Y475C突变单独或与等量野生型质粒共转染时电流密度均显著降低,并且通道激活特征,包括V1/2(半激活电压)和K斜率因子也有显著改变。Y475C对通道失活特征无显著影响。结论Y475C突变通过负显性抑制效应以及通道门控特性的改变导致该基因编码的快速激活延迟整流钾电流显著降低是引起患者QT间期延长的机制。     

先天性长QT综合征HERG基因真核表达质粒的构建及体外表达

目的构建携带HERG目的基因的真核表达重组质粒pcDNA3-HERG,并观察HERG基因在心肌细胞中的表达情况。方法应用基因重组技术,将原核克隆载体pGEM-HERG中HERG基因亚克隆到真核表达载体pcDNA3,以酶切和聚合酶链反应(PCR)方法鉴定重组质粒pcDNA3-HERG的正确性;以Lipofectamine为介导将重组质粒与荧光真核表达载体pRK5-GFP共转染培养的乳兔心肌细胞,转染48h后荧光显微镜下观察计算转染效率并采用Western Blot和全细胞膜片钳技术检测HERG基因的表达情况。结果酶切和PCR结果均证实pcDNA3-HERG的正确性,以脂质体为介导,其转染心肌细胞的效率为(15.2±2.6)%;Western Blot和膜片钳技术检测到HERG蛋白和HERG通道电流的表达。结论成功构建HERG基因真核表达重组质粒pcDNA3-HERG,转染心肌细胞后可表达有功能的离子通道,为今后研究突变型HERG的功能提供了可行的技术平台。