上海生科院JCS首发性研究成果

　　

生物通报道：来自中国科学院上海生命科学研究院的消息，上海生化与细胞生物学研究所分子细胞生物学实验室的研究人员发现电压门控钠离子通道的3亚单位通过掩盖Nav1.8内质网滞留信号增加通道在细胞膜表面的表达量。这揭示了电压门控钠离子通道β亚单位对α亚单位调控的分子机制，也为深入了解疼痛的产生和发展提供了新的研究方向和理论基础。这一研究成果公布在10月的《细胞科学杂志》（Journal of Cell Science）杂志上。

领导这一研究的是生化与细胞所的鲍岚研究员，其早年毕业于第四军医大学空军医学系，1993年赴瑞典卡罗琳斯卡医学院神经科学系访问，现任中国科学院生化与细胞生物学研究所课题组长。她的研究方向为G蛋白偶连受体和离子通道转运的分子和细胞机制。文章的其它作者还包括鲍岚研究组的博士研究生张振宁和李乾等。

电压门控钠离子通道（voltage-gated sodium channels）是可兴奋细胞产生电兴奋的基础结构，其α亚单位为基本功能单位，可单独发挥作用。在人类已有9个α亚单位被成功克隆，对这些钠通道α亚单位的基本结构与分类、选择性剪切、基因克隆与突变、钠通道与肿瘤发生的关系以及神经母细胞瘤钠通道的研究具有重要的意义。

其中Nav1.8是特异性高表达在背根神经节初级感觉小神经元中的一种电压门控钠离子通道，它与疼痛的产生有密切的关系。在这篇文章中研究人员发现Nav1.8主要驻留在内质网中，其第一个胞内环上的RRR结构域是一个内质网滞留信号，对Nav1.8驻留在内质网中有贡献，限制了其有效地向细胞膜表面的运输及功能的行使。当Nav1.8的RRR内质网滞留信号失去功能后，其细胞膜表面表达量较野生型Nav1.8显著升高。电压门控钠离子通道的β3亚单位通过与Nav1.8的第一个胞内环结合，掩盖了Nav1.8的内质网滞留信号，促进Nav1.8向细胞膜表面的运输。

这项研究首次在Nav1.8中发现了内质网滞留信号，并对Nav1.8中内质网滞留信号的功能与调控提供了有力的证据，同时也揭示了电压门控钠离子通道β亚单位对α亚单位调控的分子机制，为深入了解疼痛的产生和发展提供了新的研究方向和理论基础。

研究小组主要采用的实验手段包括：分子克隆、抗体制备、免疫荧光双标记、共聚焦显微镜和免疫电子显微镜等技术系统地分析不同神经肽受体亚型和离子通道在细胞和亚细胞水平的分布特征；免疫共沉淀、细胞表面生物素化、Western Blot和基因突变等技术, 寻找对其包装和运输途径产生决定性作用的分子和受体、离子通道本身的氨基酸序列；用电生理膜片钳和膜电容记录技术对其功能进行分析。

附：

鲍岚

性别 女
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研究方向 G蛋白偶连受体和离子通道转运的分子和细胞机制

研究工作

在生理和病理条件下神经肽受体（G蛋白偶连受体超家族成员）和离子通道在初级感觉神经元兴奋性的调控中起重要作用，因此了解调控细胞表面神经肽受体和离子通道转运的分子和细胞机制至关重要。
我们将应用分子克隆、抗体制备、免疫荧光双标记、共聚焦显微镜和免疫电子显微镜等技术系统地分析不同神经肽受体亚型和离子通道在细胞和亚细胞水平的分布特征；用免疫共沉淀、细胞表面生物素化、Western Blot和基因突变等技术, 寻找对其包装和运输途径产生决定性作用的分子和受体、离子通道本身的氨基酸序列；用电生理膜片钳和膜电容记录技术对其功能进行分析。
通过研究明确不同神经肽受体亚型和离子通道的细胞与亚细胞水平分布特征；建立G蛋白偶连受体和离子通道包装运输途径和调控的分子和细胞生物学模型；确认一些在病理条件下调控神经肽受体（G蛋白受体）和离子通道分泌和运输的分子和细胞生物学模型。
以上研究一方面对细胞和神经生物学基本理论有重要意义；另一方面发现一些与痛的发生和发展有关的重要机制和重要分子，对寻找新的镇痛方案和新药开发将提供有价值的新线索。

获奖情况

军队科技进步一等奖壹项
军队科技进步二等奖壹项
国家科技进步三等奖壹项
中国科学院上海生命科学研究院"优秀青年人才计划"
2004年度国家自然科学杰出青年基金
 

个人简介

1980年8月 第四军医大学空军医学系五年制本科
1988年7月 第四军医大学航空航天航海生理学专业获医学硕士学位
1988年8月 第四军医大学航空生理学教研室助教、讲师
1993年8月 瑞典卡罗琳斯卡医学院神经科学系访问学者
1994年8月 第四军医大学航空生理学教研室讲师、副教授
1999年8月 第四军医大学航空航天生理学专业获医学博士学位
1999年11月 中国科学院神经科学研究所感觉系统研究组副研究员
2002年11月 中国科学院神经科学研究所感觉系统研究组合作课题组长
2004年3月 中国科学院生化与细胞生物学研究所课题组长，研究员
 

原文摘要：

The voltage-gated Na+ channel Nav1.8 contains an ER-retention/retrieval signal antagonized by the β3 subunit

Voltage-gated Na+ channel (Nav) 1.8 contributes to the majority of the Na+ current that underlies the depolarizing phase of action potentials. Nav1.8 is mainly distributed intracellularly and its current amplitude can be enhanced by the β3 subunit. However, little is known about the mechanisms underlying its intracellular retention and the effects mediated by the β3 subunit. Here, we show that the β3 subunit promotes surface expression of Nav1.8 by masking its endoplasmic reticulum (ER)-retention/retrieval signal. The RRR motif in the first intracellular loop of Nav1.8 is responsible for retaining Nav1.8 in the ER and restricting its surface expression. The β3 subunit facilitates surface expression of Nav1.8. The intracellular C-terminus of the β3 subunit interacts with the first intracellular loop of Nav1.8 and masks the ER-retention/retrieval signal. Mutation of the RRR motif results in a significant increase in surface expression of Nav1.8 and abolishes the β3-subunit-mediated effects. Thus, the β3 subunit regulates surface expression of Nav1.8 by antagonizing its ER-retention/retrieval signal. These results reveal a novel mechanism for the effect of the Na+ channel β subunits on the subunits.