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剖析钾离子通道在中枢神经系统中的功能 　　钾离子(K+)通道是细胞膜上种类最多，分布最广的一类特殊的蛋白质微孔道。在兴奋性细胞中，它们与细胞体积调节、细胞激素分泌、细胞膜电位的形成以及电脉冲的产生都有着密切的关系。所有的K+ 通道都有一个保守的选择性过滤器，允许K+ 通过，而不允许Na+ 通过。K+ 流依电化学梯度的方向，通过孔道被动地流入或流出细胞。对于大多数的K+ 通道，给定一个相等但方向相反的梯度，K+流在任一方向都表现出同样的动力学效应。而某些K+ 通道，对K+ 内流的通透程度大于外流的通透程度，这种现象称为内向整流，这类K+ 通道被命名为内向整流钾(inwardly　rectifying　potassium，Kir)通道。在哺乳动物细胞和植物细胞中发现了许多具有内向整流特点的钾通道。到目前为止，有15个Kir基因被分离出来，并根据其特点及氨基酸序列，将Kir基因分成7个亚家族：Kir1.x～Kir7.x。根据通道的功能特点，归纳为4种功能性通道：经典的Kir通道(Kir2.x)，G 蛋白门控的Kir 通道(Kir3.x)，ATP敏感的Kir通道(Kir6.x)和钾离子转运通道(Kir1.x，Kir4.x，Kir5.x和Kir7.x)。其中，G蛋白门控的内向整流钾(G　protein-gated　inwardly　rectifying　potassium，GIRK)通道在各种组织中的分布较为广泛，在中枢神经系统的作用尤为重要，因此，本文将重点介绍GIRK通道在中枢神经系统中的研究进展。 　　1　GIRK通道的结构 　　GIRK家族共有5个不同亚基(GIRK1～5)，其中GIRK5 在非洲爪蟾的卵母细胞中表达。GIRK1～4(Kir3.1～3.4)在哺乳动物组织中表达，分别由基因KCNJ3、6、9、5编码。免疫共沉淀的结果显示，GIRK通道通常是以四聚体的形式存在，由4个亚基结合形成具有功能的同源或异源四聚体的通道。但GIRK1与其他亚基不同，它有内质网滞留信号，因此需要与其他GIRK亚基共表达才能定位到细胞膜上，形成具有功能的四聚体通道，如GIRK1和GIRK2，GIRK1 和GIRK3，GIRK1 和GIRK4形成的功能性的异源通道。GIRK2既可以和其他GIRK亚基组成异源四聚体，也可以形成具有功能的同源四聚体通道。生物化学和分子遗传实验表明，GIRK 通道在大脑中的主要形式是由GIRK1和GIRK2亚基组成的异源四聚体。GIRK亚基具有与其他Kir亚基相似的结构特征：有2个跨膜结构域TM1和TM2，由细胞外通道孔区(H5)相连，胞质内有COOH-末端和NH2-末端。H5区域作为“离子选择性过滤器”，和其他的K+ 选择性离子通道共同拥有T-X-G-Y(F)-G的特征序列。由于GIRK 通道结构缺乏电压感受器区域，所以GIRK通道对膜电压不敏感。GIRK通道的C末端具有2个Gbeta;gamma;结合位点，同时具有蛋白激酶A(PKA)的磷酸化位点;在N端也有一个Gbeta;gamma;结合位点。根据GIRK通道的晶体结构分析显示，其有2个K+ 门：一个是由胞质侧的TM 区的螺旋束交叉形成，另一个是位于胞质孔道的质膜处的环，称为G-环，均允许K+ 通过。 　　2　中枢神经系统中GIRK通道的调控 　　GIRK通道的活性和功能受到精确的调控，调控的机制主要包括通道的定位，亚基与亚基的相互作用，以及通道的调控因子。下面将重点介绍细胞内分子对GIRK通道的调控。 　　2.1　Gbeta;gamma;亚基 　　对GIRK 通道的研究最早是在心肌细胞的KACh通道上进行的，KACh通道是由GIRK1 和GIRK4亚基组成，只有在胞质内存在GTP时，ACh才能激活KACh通道，并且百日咳毒素(PertussisToxin，PTX)可以抑制这种效应。此外，膜片钳实验也证实，加入GTP的非水解类似物GTPgamma;S可以持续地激活KACh通道。以上研究证明对PTX敏感的G蛋白(Gi/o)是GIRK 通道重要的激活因子。G蛋白是鸟苷酸结合蛋白的简称，是G蛋白偶联受体(G-protein　coupled　receptor，GPCR)联系胞内信号通路的关键膜蛋白。G蛋白是由alpha;、beta;和gamma;三个亚单位构成的异三聚体。Galpha;具有结合GTP或GDP的能力，又具有GTP酶的活性;而beta;和gamma;亚单位通常形成功能复合体发挥作用。在没有激动剂与GPCR结合的时候，Galpha;结合GDP，Galpha;beta;gamma;复合物附着在GPCR 上，GTPase活性很低。当激动剂与GPCR结合时，加快GDP/GTP的转换速率，使Gbeta;gamma;和