钾通道在兴奋和非兴奋细胞中对于控制膜电位、调节细胞体积以及盐、神经递质和激素的分泌都是必不可少的。它们是完整的膜蛋白，可实现钾离子在生物膜上选择性地扩散通过，并拥有高达10,000倍的钾对钠选择性。通过对人类基因组的测序，现已鉴定出超过80个钾通道基因，并可基于其跨膜拓扑结构分为若干类别。钾通道具有广阔的药理学价值，包括从各种动物的毒液中分离的许多肽毒素，以及治疗上更有用的小有机化合物。由于钾通道中保守的结构元件，这些药剂多数作用于多种钾通道亚型，而其他药物则是对单通道亚型显示出更为有效的特异性。
内向整流钾通道在高度保守的P环两侧具有两个跨膜区段，使其具有钾选择性并组装为四聚体。双P结构域或KCNK通道由连接在一起的两个向内的重新排列型结构域组成，并起到二聚体的作用。电压门控和钙激活的钾通道具有内向整流型拓扑结构，前面是四个跨膜结构域（BK通道的情况下为五个）。带有高位电荷的第四跨膜区段用作电压门控通道中的电压传感器。
钾通道的N-和C-端结构域位于细胞质中，可调节通道的电生理特性和运输，且可以作为磷酸化、通道-脂质相互作用以及与其他蛋白质共组装的平台。除了这些成孔或α-亚基外，许多胞质和跨膜蛋白与钾通道共同组装，并可改变通道对各种配体或电压的敏感性，并可调节通道复合物的亚细胞定位。
尽管钾通道在动作电位期间在复极化神经元和心肌细胞膜中的作用最为人所知，但钾通道实际上在所有哺乳动物细胞类型中表达，甚至在低等生物如酵母、细菌和病毒中表达。它们在上皮细胞的盐平衡中起关键作用，特别是在肾和结肠中。两个钾通道Kv1.3和IKCa对于T细胞信号传导、增殖和细胞因子释放至关重要，而且BK钙激活通道最近已被证明对于中性粒细胞杀菌活性起关键作用。ATP抑制的、向内整流的钾通道KATP可调节胰腺β细胞的胰岛素释放而是治疗2型糖尿病的主要治疗靶标。
除KATP外，越来越多的钾通道已成为治疗疾病的潜在靶标。例如，KCNQ2或KCNQ3中降低了M-通道电流的错义突变可导致常染色体显性形式的癫痫及良性新生儿家族性惊厥。在某些癌症中，EAG或TASK3的过表达与肿瘤细胞增殖之间存在相关性。
若干细菌钾通道以及几种哺乳动物通道的细胞质结构域和β亚基的高分辨率结构现已被获得。在1998年得以确定的KcsA结构表明了选择性过滤器对钾配位的原子细节。虽然KcsA通道是显现出处于闭合状态的通道，但钙激活的MthK的结构则呈现出开放通道的构象。电压门控钾通道KvAP的结构发表于2003年，但关于这类通道的跨膜螺旋的组织和电压门控中涉及的构象变化仍存在很多争议。越来越多地使用结构生物学作为研究离子通道的工具将为更详细地了解致病突变以及通道和调节它们的药物之间的相互作用提供可能。
下表包含公认的调节剂和其他信息。有关其他产品的列表，请参阅下面的“材料”部分。
| 类型 | 内向整流器 | ATP敏感性a | 2-P结构域 | 电压门控 (Kv)b |
|---|---|---|---|---|
| 亚型 | Kir 1.1 (ROMK;KCNJ1) Kir 2.1-2.4 (IRK;KCNJ 2, 12, 4, 14) Kir 3.1-3.4 (GIRK1-4;KCNJ 3, 6, 9, 5) Kir 4.1-4.2 (KCNJ 10, 15) Kir 5.1 (KCNJ 16) Kir 7.1 (KCNJ 13) | Kir 6.1-2 (KCNJ 8, 11) | KCNK1 (TWIK-1) KCNK2 (TREK-1) KCNK3 (TASK-1) KCNK4 (TRAAK) KCNK5 (TASK-2) KCNK6 (TWIK-2) KCNK7 KCNK9 (TASK-3) KCNK10 (TREK-2) KCNK12 (TALK-1) KCNK13 (TALK-2) KCNK15 (TASK-5) KCNK16 (THIK-2) KCNK17 (THIK-1) | Kv1.1-1.8 (KCNA1-8) Kv2.1-2.2 (KCNB1-2) Kv3.1-3.4 (KCNC1-4) Kv4.1-4.3 (KCND1-3) Kv5.1 (KCNF1) Kv6.1-6.3 (KCNG1-3) Kv8.1 (KCNB3) Kv9.1-9.3 (KCNS1-3) |
| Ca2+的作用 | 不敏感 | 不敏感 | 不敏感 | 不敏感 |
| 电压作用 | 强内向整流器 | 弱内向整流器 | 弱的外向或开放整流器 | 敏感 |
| ATP作用 | 不敏感 | 敏感 | 不敏感 | 不敏感 |
| 活化因子f | PI(4,5)P2二棕榈酰(P7115) PI(4,5)P2二辛胺(P3584) PI(4,5)P2 (P9763) | 尼可地尔(N3539) 米诺地尔(M4145) ZM 226600 氯甲苯噻嗪e (D9035) P-1075 克罗吗宁(C1055) 左克罗卡林 吡那地尔(P154) 阿里卡林 ZD 6169 比卡林 BRL 55834 BMS-180448 RP 66471 A-312110 | 三氟溴氯乙烷B4388) 异氟醚(CDS019936) 利鲁唑 (R116) 花生四烯酸(A9673) | |
| 封闭剂f | d-树突毒素 Lq2 (L1915) 托肽品 (T8316) 托肽品-Q (T1567) E-4031 (M5060) 特立卡兰 SCH 23390 (D054) | 格列本脲(G0639) 依法克生 (E3263) 格列甲嗪(G117) SKF-525A (P1061) 腺苷酰基亚胺二磷酸 (A2647) 甲苯磺丁脲(T0891) TMB-8 (T111) 5-羟基癸酸 (H135) 酚妥拉明(P7547) 胍乙啶 ZM 181,037 PNU-37883A 苯嘧吲哚 曲格列酮 (T2573) 恩格列酮 | 奎尼丁(Q5001) 丁哌卡因 (B5274) 利多卡因(L7757) 马比佛卡因 (M3189) 钌红(R2751) 西帕曲近 花生四烯酸乙醇胺 (A0580) | 4-氨基吡啶 (A78403) 树突毒素(Kv1) (D9667, D4438, D4688, D4813) Maurotoxin (M7444) Kaliotoxin(K3764) BgK 卡律蝎毒素(C7802) Hongotoxin (H0287) Correolide CP 339818 (C2499) UK 78,282 奎尼丁(Q5001) 玛格斑蝎毒素((M8278) Tamulustoxin Hanatoxins BDS-I (B9554) BDS II Phrixotoxins (P3495) Heteropodatoxins (H3163)(H3163) 氟卡尼 (F6777) K-Conotoxin Aa1 Agitoxins (A5229, A9219, A5476) 诺克休斯毒 (N0659) Stromatoxin Tityustoxin (T154) AM 92016 甲哌卡因 (M3189) Psora-4 (P9872) Pandinotoxin-Ka (P222) Stichodactyla毒素 |
| 首选放射性配体 | 不详 | [3H]-格列本脲 [3H]-P-1075 [125I]-格列本脲 [125I]-A-312110 | 不详 | [125I]-卡律蝎毒素 [125I]-a-树突毒素 |
| 组织表达g | 心脏,CNS,胰腺，普遍表达 | CNS,胰腺，肌肉，心脏 | 普遍分布 | 脑，骨骼肌，血管平滑肌，淋巴细胞，心脏，胰腺，肝脏，脾脏 |
| 生理功能 | 电解质平衡，心脏电活动，静息膜电位 | 胰岛素分泌，血管平滑肌张力 | 神经元兴奋性，冷感，缺氧/酸中毒感应 | 动作电位塑形，尖峰频率，氧传感，T细胞增殖和细胞因子产生，血管张力 |
| 疾病 | Bartter综合征，Andersen-Tawil综合征 | II型糖尿病，持续性高胰岛素血症，婴儿期低血糖症 | 癌 | 发作性共济失调，肌无力，多发性硬化，高血压 |
| 类型 | 钙激活c | 钙激活c | 钙激活c | KCNQd | HERG |
|---|---|---|---|---|---|
| 亚型 | 大电导率 BK (Slo1/Maxi-K) Slack/Slo2 Slo3 | 中间电导率 IK (KCNN4) | 小电导率 SK1-3 (KCNN1-3) | KCNQ1-5 (Kv7.1-7.5) | KCNH1-8 (HERG, EAG, ELK) |
| Ca2+的作用 | 高度敏感e | 高度敏感 | 高度敏感 | 敏感 | 敏感 |
| 电压作用 | 敏感 | 不敏感 | 不敏感 | 敏感 | 敏感 |
| ATP作用 | 不敏感 | 不敏感 | 不敏感 | 不敏感 | 不敏感 |
| 活化因子f | NS1619 (N170) NS004 Maxi-k diol CGS7184 海松酸(I6783) S(+)-尼古地平 | 1-乙基-2-苯并咪唑啉酮 氯唑沙宗(C4397) 氯苯恶唑胺 (A45807) NS309 (N8161) | 1-乙基-2-苯并咪唑啉酮 氯唑沙宗(C4397) NS309 (N8161) | DIDS (D3514) 瑞替加滨 (SML0325) BMS-204352 尼氟酸(N0630) | NS 1643 (N0663) RPR 260243 |
| 封闭剂f | 伊比蝎毒素(I5904) 北非蝎毒素 (C5856) Slotoxin (S0944) 蕈青霉素 (P2928) 疣孢青霉 Penitrem A (P3053) BmBKTx1 神经肽Y (N5017) | 北非蝎毒素(C5856) 克霉唑 (C6019) TRAM-34 (T6700) 三氟拉嗪(T8516) 氟哌啶醇(H1512) | 蜂毒明 (A9459) Scyllatoxin(S2321) 地喹氯铵 (D3768) UCL 1684 (U8881) (+)-筒箭毒碱 (T2379) 甲碘荷包牡丹碱 (14343) BmSKTx1 | 色原烷醇 293B (C2615) 利诺吡啶 (L134) XE 991 (X2254) 氯非铵(C2365) | rBeKm-1 (B6934) E-4031 (M5060) 麦角毒碱 (E9904) 阿密曲替林 (A8404) 丙咪嗪(I0899) MK-499 多非利特 (PZ0016) 索他洛尔(S0278) 伊布利特 (I9910) 特非那定 (T9652) 阿司咪唑(A6424) LY-97241 |
| 首选放射性配体 | [125I]-北非蝎毒素 | [125I]-北非蝎毒素 | [125I]-蜂毒明肽 | 不详 | [(125)I]-BeKm-1 |
| 组织表达g | 平滑肌，胰腺，白细胞，内耳，大脑，嗅球 | 红细胞，淋巴细胞，血管平滑肌，骨骼肌，肺，胎盘，结肠，肠神经元 | 眼，脑，心脏，肾上腺，骨骼肌，肥大细胞 | 心脏，耳，结肠，肺，肾，垂体，胎盘，CNS，睾丸，脾脏，骨骼肌 | 心脏，神经母细胞瘤细胞，平滑肌，神经内分泌细胞，CNS |
| 生理功能 | 血管张力，神经元兴奋性，激素分泌，耳蜗毛，细胞调节，白细胞杀菌活性 | T细胞增殖和细胞因子的产生，肌细胞生成 | 神经元后超极化（AHP），加标频率适应，激素分泌 | 心脏动作电位，结肠中Cl-吸收，内耳K +再循环，神经元兴奋性，神经保护作用 | 细胞周期调节，静息膜电位，心脏动作电位，氧传感 |
| 疾病 | 耳聋，高血压，脑缺血 | 镰状细胞贫血，多发性硬化 | 阿尔兹海默症，癫痫，肌强直性肌营养不良 | 长QT综合征-心律失，Jervell和Lange-Nielsen综合征（JLNS）-耳聋，Beckwith-Wiedemann综合征，心房颤动，良性家族性新生儿惊厥（BFNC），癫痫，非综合征常染色体显性耳聋-2（DFNA2） |
脚注
a) ATP敏感的内向整流钾通道是由构成孔形成单元的Kir6.x通道与磺脲类受体(SUR)共组装而形成的。
b)电压敏感钾通道的名称非常不精确。分子生物学证据表明激活态（A型）和非激活态（延迟整流）通道都属于同一分子家族。由于功能通道由四个电位不同的α亚基组成，因此可能存在数百种不同的电压敏感钾通道，这取决于它们的亚基组成。
C) 大电导"maxi"或"BK" (big K)钙激活的钾通道显示出100-300 pS的单通道电导。钙的Kd随膜电位而变化，因此它们的激活是电压依赖性的。电压不敏感、小电导（"SK"）和中间电导（"IK"）钙激活钾通道的单通道电导分别为<20 pS和20-80 pS。
d) 该家族的成员可以组合形成称为M电流的钾电流。
e) Slack/Slo2是钠激活的并且对钙不敏感，而Slo3是pH激活的并且对钙不敏感。
f) 所列药剂的效力和特异性可根据亚型而变化。
g) 大多数钾通道在许多不同的组织中表达。该列表反映了主要表达和表征各种通道类型的组织电压敏感钾通道的名称非常不精确。
缩写：
A-312110: (9R)-9-（4-氟-3-碘苯基）-2,3,5,9-四氢-4H-吡喃并[3,4-b]噻吩并[2,3-e]吡啶-8（7H） -1,1-二氧化物
BMS-180448：（3S-反式）-N-（4-氯苯基）-N'-氰基-N''-（6-氰基-3,4-二氢-3-羟基-2,2-二甲基-2H-1-苯并吡喃- 4-基）
BMS-204352：（3S）-（+）-（5-氯-2-甲氧基苯基）-1,3-二氢-3-氟-6-（三氟甲基）-2H-吲哚-2-酮）
BRL 55834：1-[（3S，4R）-3,4-二氢-3-羟基-2,2-二甲基-6-（五氟乙基）-2H-1-苯并吡喃-4-基] -2-哌啶酮
CGS7184：1-[[（（4-氯苯基）氨基]羰基] -2-羟基-6-（三氟甲基）-1H-吲哚-3-羧酸乙酯
CP 339818：1-苄基-4-戊基-1,4-二氢喹啉
DHS-1：二氢大豆黄素-1
E-4031：1- [2-（6-甲基-2-吡啶基）乙基] -4-（甲基磺酰基-氨基苯甲酰基）哌啶
HERG：人类ether-á-go-go相关基因
LY-97241：N-乙基-N-庚基-4-硝基苯丁胺
MK-499：(+)-N-[1′ -（6-氰基-1,2,3,4-四氢-2（R）-萘基）-3,4-二氢-4（R）-羟基螺（2H-1- 苯并吡喃-2,4′-哌啶）-6-基]甲磺酰胺盐酸盐
NS004：5-三氟甲基-（5-氯-2-羟基苯基）-1,3-二氢-2H-苯并吲哚-2-酮
NS309：3-肟-6,7-二氯-1H-吲哚-2,3-二酮
NS1608：N-（3-（三氟甲基）苯基）-N'-（2-羟基-5-氯苯基）脲
NS1619：1,3-二氢-1- [2-羟基-5-（三氟甲基）苯基] -5-（三氟甲基）-2H-苯并咪唑-2-酮
P-1075：N-氰基-N'-（1,1-二甲基丙基）-N''-3-吡啶基胍
PNU-37883A：N-（1-金刚烷基）-N'-环己基-4-吗啉羧box盐酸盐
RP 66471：2-（苯甲酰氧基）-N-甲基-1-（3-吡啶基）-,,（1S-反式）-环己烷甲硫酰胺
SCA40：6-溴-8-（甲基氨基）咪唑并[1,2-a]吡嗪-2-腈
SCH 23390：R(+)-7-氯-8-羟基-3-甲基-1-苯基-2,3,4,5-四氢-1H-3-苯并氮杂盐酸盐
SKF-525A：2-二乙基氨基乙基-2,2-二苯基戊酸盐酸盐，普拉地芬盐酸盐
TMB-8：3,4,5-三甲氧基苯甲酸8-（二乙氨基）辛酯
TRAM-34：1- [2-氯苯基）二苯基甲基] -1H-吡唑
U-37883A：4-吗啉羧酰亚胺-N-1-金刚烷基-N'-1-环己基
UCL 1684：6,10-Diaza-3(1,3),8(1,4)-dibenzena-1,5(1,4)-diquinolinacyclodecaphane
UK 78282：4-[（二苯基甲氧基）甲基] -1- [3-（4-甲氧基苯基）丙基]哌啶
WIN 17317-3: （1-苄基-7-氯-4-正丙基丙基亚氨基-1,4-二氢喹啉
XE991：10,10-双（4-吡啶基甲基）-9-（10H）-蒽酮
ZD 6169：(S)-N-（4-苯甲酰基-苯基）-3,3,3-三氟-2-羟基-2-甲基丙酰胺
ZM 181,037：(R*,R*)-2- [2- [2-（二甲基氨基）-1- [5-（1,1-二甲基乙基）-2-甲氧基苯基] -1-羟丙基]苯氧基]-乙酰胺
ZM 226600: N-(4-Phenylsulphonylphenyl)-3,3,3-trifluoro-2-hydroxy-2-methylpropanamide
Network error: Failed to fetch
参考文献
若要繼續閱讀，請登入或建立帳戶。
還沒有帳戶？
