Novikoff细胞CLC通道电流.doc

Novikoff细胞CLC通道电流及半通道电流的电生理学特性研究 生命科学学院2000级 周鹏 摘要 利用全细胞膜片钳技术对Novikoff细胞上的氯通道电流及间隙连接半通道电流进行了研究，在Novikoff细胞上首次发现以Cl- 为载流子的CLC通道电流。记录到Novikoff细胞间隙连接半通道电流，并与间隙连接通道电流进行了对比。此外，对于Novikoff细胞上的内向氯电流进行了初步探讨。 Abstract Using whole-cell patch-clamp technique, we have studied the outward chlorine current and hemi-channel current of gap junction in single Novikoff cell to find CLC chlorine channel current in Novikoff cell for the first time. We have also investigated the hemi-channel current and compared it with gap junction current. Furthermore, we studied the inward chlorine current and have got some preliminary results. 研究内容简介 间隙连接 间隙连接（gap junction）是细胞膜上的一种特殊结构，它为细胞间物质及信息的交换提供了直接通道。“间隙连接”的概念由Revel[1]在1967年首次提出。Revel等利用改进的胶质镧技术研究了心脏及肝脏组织中的六角形晶格结构，发现这种细胞间连接呈现出2nm的电子透明“缝隙”，因此将其命名为“间隙连接”。Krentziger[2]利用冰冻切片技术分析间隙连接的六角形“桥”结构，发现在2nm缝隙的两侧膜内还存在着插入其中的颗粒。1975年Goodenough[3]将这些颗粒命名为“connexon”，即连接子，又被称为半通道（hemichannel）。 1969年，Payton等人发现荧光染料可以通过间隙通道。随后人们发现不仅小分子，一些大的疏水分子也可以通过间隙通道。1981年，Spray [4] [5]等人首创双电压钳技术，人们应用这项技术和荧光染料技术发现了间隙连接的电压依赖性，以及H+、Ca2+、ATP、cAMP、cGMP、钙调蛋白及其它物质对间隙连接的调控作用。而后，间隙连接蛋白家族众多成员的cDNA分子克隆成功，为人们提供了有关这些蛋白质的一级结构。 1. 间隙连接的分子结构 间隙连接是由两个相邻细胞膜上的一对六聚体（hexamer）互相对接（docking）而成，并形成细胞间连接细胞质的轴向通道（axial channel）。每个六聚体被称为间隙连接半通道（gap junction hemichannel）或连接子（connexon），含有六个连接蛋白（connexin，Cx）亚单位，正因为如此，间隙连接最近也被称为连接蛋白半通道（connexin hemichannel）（图1-1）。 图1-1 间隙连接的分子结构示意图（摘自文献[6]） 间隙连接功能多样性的基础是间隙连接蛋白分子结构的多样性。间隙连接蛋白的分子结构有多种不同形式，在人和小鼠的染色体上已确认存在约20种高度同源的连接蛋白，在其它脊椎动物上也有越来越多种类的连接蛋白被发现[7]。不同间隙连接蛋白的组合构成不同的通道，其电导值及通透性的调节方式均有所不同。 每一种连接蛋白的名称由Cx与两位数字表示，这两位数字表示该连接蛋白分子的分子量（KDa）。例如Cx43表示此Cx的分子量为43KDa。Cx分子量范围从26KDa到57KDa，以细胞特异性方式进行表达。迄今未发现非Cx蛋白作为间隙连接组分的情况。 已发现的所有连接蛋白均由四个跨膜片段、两个细胞外环和一个胞内环组成，其C-末端及N-末端皆在膜的细胞质侧[8]。其中，跨膜区及两个细胞外环为保守区，在不同的连接蛋白中高度相似。其余两个区域，即内环和C-末端存在明显的变异。其中C-末端在各连接蛋白中极不相同，并包含在通道门控及间隙连接组装中起调控作用的磷酸化位点。 2. 间隙连接的特性 间隙连接通道直径为1.6-2.0 nm（哺乳动物、昆虫的通道直径为2.0-3.0 nm），长度为18 nm，其中两膜之间缝隙部分为2-3 nm。可通过分子量小于1KD的分子，包括大多数离子、小分子（如TEA、Lucifer Yellow等）、第二信使、氨基酸等。不能通过的有蛋白质、细胞器及核酸等大分子。 间隙连接通道的选择性低于其他离子通