研究为开发靶向药物治疗心律失常开辟了机会

在管弦乐队中，每种乐器在创作一首优美的乐曲时都起着重要的作用。如果只有一种乐器失去了节奏，那么一支世界级的交响乐听起来更像是中学管弦乐队的演奏。

类似地,心由复杂的电信号系统控制。如果任何信号失败，结果可能是致命的。

蛋白质被称为离子通道通过打开一个门或孔，让带电离子通过细胞膜。如果离子通道是管弦乐队的音乐家，那么膜电压就是指挥家。也就是说，膜电压向通道发出信号，在适当的时间打开，并保持它们都有节奏。

几十年来，科学家们一直认为，薄膜电压决定了离子通道何时开放，但并不影响开放通道发出的电信号的质量。然而，一个团队的生物医学工程师圣路易斯华盛顿大学工程与应用科学学院的研究人员发现，对于心脏中一个名为KCNQ1的重要通道来说，膜电压不仅会导致通道打开，还会决定电信号的性质，同时担任指挥家和作曲家，而不是像以前认为的仅仅是指挥家。

生物医学工程教授崔建民博士和医学博士五年级学生Mark Zaydman及其团队研究离子通道感知膜电压并通过开放孔做出反应的基本机制。他们关注的钾离子通道KCNQ1对心脏非常重要节奏崔说，该通道有250多个突变与心律失常有关。

他说:“问题是，没有通道门如何工作的精确模型，我们对这些突变导致致命心律失常的原因的理解有限，我们设计治疗干预措施的能力也有限，这些干预措施可以专门修复受影响组织的缺陷。”

崔说:“我们提供的这些知识是为了修改上世纪50年代建立的模型。”

Zaydman说:“基于我们通过研究获得的基本理解，我们设计了一种电压依赖门控的新模型，它比以前所有的模型都更准确，在物理上也更直观。”“我们已经用KCNE1回答了这个长期存在的问题，证明了它的实用性。”

在心脏中，KCNQ1与另一种名为KCNE1的蛋白质一起工作，这是一种附属亚基。Zaydman说，当两者结合在一起时，KCNQ1通道的性质发生了巨大的变化，以至于科学家一度被误导，认为KCNE1自己形成了一个全新的通道，而不是修改一个现有的通道。

他说:“当KCNQ1通道与KCNE1亚基相关联时，它的性质只适合它在心脏中的作用。”“KCNE1影响KCNQ1的机制已经争论了18年，没有一个令人满意的解决方案。我们终于能够提供一个完整的机制。如果没有我们的实验工作所获得的知识并在我们的数学模型中得到体现，这是不可能的。”

扎伊德曼说，如果医生想治疗心律失常患者，他们需要能够针对心脏的通道，而不影响肠道、甲状腺或大脑的相同通道。

他说:“所以对于靶向药物治疗，重要的是了解心脏中有一个附属亚基的通道有什么不同。”“现在我们有了一个合理的目标电信号不会对其他组织造成不良影响"

崔说，因为这项工作是如此基础，它的应用可能会超越这一特定渠道。

崔说:“这个模型有可能帮助研究人员研究所有电压门控离子通道及其相关疾病。”

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