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HERG钾通道蛋白质转运异常和功能恢复与LQTS的研究进展（一）
【摘要】HERG基因编码快速激活延迟整流钾电流(rapidly activated delayed rectifier potassium current，Ikr)的a亚单位，而Ikr在人类心脏动作电位3期复极化过程中起着重要的作用。HERG基因突变引起遗传性2型长QT综合征(hereditary long QT syndrome 2，hLQT2)，表现为心电图QT间期延长、T波异常，易于发生尖端扭转型室速、晕厥及心源性猝死。截至目前，已发现300多个HERG基因突变位点，而其中多数突变导致LQT2机制为蛋白质转运异常。近年报道很多药物可致获得性长QT综合征(acquired long QT syndrome，aLQTS)，机制除药物直接阻滞HERG通道外，亦伴随对HERG蛋白转运的抑制从而使细胞膜Ikr电流减少。很多体外实验又证明，低温、一些药物可纠正部分突变蛋白转运障碍，使膜电流恢复。然而迄今，有关HERG突变蛋白转运缺陷、药物抑制蛋白转运及药物恢复异常蛋白转运的分子生物学机制，尚未完全清楚，本文就目前HERG蛋白转运及药物对蛋白转运影响的分子生物学机制研究进展做一综述，为长QT综合征从发病机制角度寻求更有效的防治手段提供理论依据。
长QT综合征(Long QT syndrome，LQTS)分为遗传性LQTS(hereditary LQTS，hLQTS)与获得性LQTS(acquired LQTS，aLQTS)两种，目前已发现hLQTS的致病基因有15个，我国以HERG基因突变导致2型LQTS(LQTS2)多见，约占已知总突变的45％。HERG突变可通过影响通道蛋白合成缺陷、转运障碍、门控异常及通透性改变，极终引起细胞膜有功能的钾通道减少，动作电位3期复极化延长，引起LQTS2，易于诱发尖端扭转型室速，是青少年发生猝死的重要原因。目前发现HERG蛋白转运异常在LQTS发病过程中起着重要作用。
1 HERG钾通道的结构及功能
HERG基因位于人类7号染色体7q36.1，长约55 kb，在人类心脏组织中高度表达。既往研究多集中在KCNH2一la，其包含15个外显子，编码1159个氨基酸，包含6个跨膜a螺旋(S1一S6)，其中S1一s4区为电压感受器，S5和S6之间的P环及N端和C端，4个a亚单位中的S5一P—S6拼接在一起形成快速激活延迟整流钾电流(rapidly activated delayed rectifier potassium current，Ikr)的通道孔。其中，N端、电压感受区、孔区、及C端突变均可影响蛋白质的转运，C端及N端亦与亚基间组装及与分子伴侣的结合有关。HERG-Q752X突变影响亚基间的组装，通过单倍型不足影响通道功能；而R1014X突变不影响其与野生亚基组装，其可致多数异聚体滞留内质网，通过负显性抑制影响通道功能，滞留内质网又与其突变暴露位于1005～1007序列的内质网滞留信号肽(Arg—x-Arg，RXR，X是任何氨基酸)有关。
2 HERG蛋白转运途径的调控机制
HERG钾通道蛋白转运主要受内质网内质量控制系统所调控，分子伴侣的作用、聚合体的形成、各种因素致滞留信号结构的掩盖及转出信号结构的暴露等都会影响其转运过程。
2．1质量控制系统蛋白质在内质网中的合成及转运主要受质量控制系统监测，包括多种滞留与退出信号及相关蛋白的调节，如今氨基酸序列RXR，被认为是内质网主要滞留信号，双酸性基序DE-x-DE(D为Asp，E为Glu，x为任何一种氨基酸)则是主要退出信号。每个亚基都可能包含数个内质网滞留与退出信号，其中滞留信号R—x—R可以与COPI包被膜泡相互作用，防止未聚集或者折叠错误亚基退出内质网或使其返回内质网，有研究表明亚基四聚化之后可以掩盖内质网滞留信号，内质网退出信号与转运小泡融合，从而促使HERG蛋白转运出内质网。然而当突变蛋白折叠错误的时候，其诱发内质网应激反应，促进折叠，不能正确折叠则通过泛素蛋白酶体途径降解，另一方面若突变蛋白能正确表达内质网退出信号，则同样能与COPⅡ包被膜泡结合而转运出内质网，此时降解与转运存在着竞争关系，当抑制了内质网相关蛋白降解途径后，转运出内质网蛋白可增多。
2．2 分子伴侣多肽链折叠过程中，分子伴侣识别并结合折叠中间产物的疏水端，防止其异常聚集，直到蛋白质折叠成正确或相对正确结构才与其分离。而突变蛋白因折叠错误，分子伴侣常表达增多且与其结合时间延长，促进其相对正确折叠，极终不能正确折叠则通过泛素蛋白酶等途径降解，从而降低突变蛋白对细胞的毒害作用，然而这些突变蛋白若能转运到细胞膜，部分可以发挥一定的代偿功能，从另一个角度来说，这可能也是HERG基因突变致蛋白转运异常极终致遗传性LQTS的一个机制，即部分分子伴侣在部分疾病的发生发展过程中又可能起着负性调控的作用。目前针对HERG基因突变，已明确的具有负性调控作用的分子伴侣为HSC70，其通过拮抗HSP70对HERG蛋白的泛素化抑制，从而促进突变蛋白的泛素化降解，且其对HERG C端胞内突变的结合较孔区明显，对C端突变的转运抑制作用亦较孔区突变明显。HSP70、HSP90为分子伴侣家族重要成员，尤其HSP90，其能促进折叠产物构象的形成，对野生HERG转运起到了决定性作用。
HEK293细胞系里HERG-G628S、G601S、R752W蛋白转运受抑制逐渐加重，突变蛋白与HSP70、HSP90结合亦逐渐增强，显示出了分子伴侣对不同突变位点和不同折叠状态多肽链结合及转运的不同影响。另有研究表明辅助分子伴侣FKBP38可促进HERG-F805C的蛋白转运。细胞内的一些调控蛋白，如14—3—3蛋白可以与C端SwTY结构元件结合，改变蛋白质构象使内质网滞留信号RXR结构元件被掩盖，COPI包被膜泡与之结合作用减弱，其介导的内质网滞留作用减低，促进转运，发挥类分子伴侣作用。此外，许多分子伴侣，如Calnexin、Calreticulin、Bip等在HERG突变蛋白转运障碍过程中的作用尚需进一步研究。
