澳科大中药质量研究国家重点实验室揭示人源KCNQ1钾通道的配体激活机制

澳科大中药质量研究国家重点实验室揭示人源KCNQ1钾通道的配体激活机制

心血管病是人类健康的第一大杀手。据《中国心血管健康与疾病报告2021》推算,我国心血管病现患人数已达3.3亿,并伴随人口老龄化的进程快速上升。在新冠病毒大流行中,患有心血管基础病的感染者俱有更高的重症率和死亡率,并且健康人群感染新冠后发生心血管病的风险也会激增。虽然现阶段已经上市多种心血管病治疗药物,但它们时常存在明显的副作用,所以心血管疾病新靶标的发现和新机制药物的研发具有重要意义。

侯盼盼助理教授(右一)及课题组成员:严珍珍博士后(左一)、钟玲研究助理(中)

2022年11月8日,澳科大中药质量研究国家重点实验室——埃尔文•内尔博士生物物理与创新药物实验室侯盼盼助理教授课题组与浙江大学基础医学院郭江涛教授和杨巍教授课题组在权威期刊美国国家科学院院刊PNAS上合作发表了题为“Structural mechanisms for the activation of human cardiac KCNQ1 channel by electro-mechanical coupling enhancers”的研究论文,侯盼盼助理教授为该论文的通讯作者。该研究结合冷冻电镜与电生理技术,解析了人源KCNQ1-CaM复合体在apo状态、小分子激动剂ML277结合状态、以及ML277和膜磷脂PIP2同时结合状态的4个高分辨率结构,并阐明了外源和内源性配体激活KCNQ1通道的分子机制,为KCNQ1通道做为抗心血管病新靶标的功能确证和药物筛选奠定了基础。

侯盼盼助理教授多年来一直专注KCNQ1通道的基础与转化研究(Nat. Commun. 2017, 2020; eLife. 2019, 2020)。 KCNQ 钾通道家族(KCNQ1-KCNQ5)广泛表达于人体的心脏、大脑和消化道等重要器官,是有潜力的治疗心脏病、精神疾病和癌症的靶标。其中,KCNQ1通道大量表达于心脏,参与心肌动作电位的复极化过程,对控制心律至关重要。临床研究已经发现KCNQ1通道的数百个功能缺失突变体都会引起长QT综合症(LQT1,占所有LQT病例的30-35%),导致心律失常和猝死。本研究为靶向调控KCNQ1通道进行心脏病的精准治疗提供了新的思路。该研究受到澳门科学技术发展基金和国家自然科学基金的资助。

KCNQ1通道与外源小分子ML277和内源磷脂分子PIP2的高分辨率结构复合体。(AKCNQ1-CaMApo和KCNQ1-CaMML277-PIP2-B高分辨率结构。BKCNQ1-CaMApo和KCNQ1-CaMML277结构对比以显示ML277的结合位点和引起的通道构象变化:S4-S5 linker的N端(“肘部”位置)明显上移。CAlanine突变与电生理验证ML277的结合位点。

论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2207067119