хЭРГ
КЦНХ2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | KCNH2 , ERG-1, ERG1, H-ERG, HERG, HERG1, Kv11.1, LQT2, SQT1, член 2 подсемейства потенциалзависимых калиевых каналов H | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | Опустить : 152427 ; МГИ : 1341722 ; Гомологен : 201 ; Генные карты : KCNH2 ; ОМА : KCNH2 – ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
hERG ( человеческий , родственный ген Ether-à-go-go ) представляет ген собой ( KCNH2 ), который кодирует белок, известный как 11.1 Kv , альфа- субъединицу калиевого ионного канала . Этот ионный канал (иногда обозначаемый просто как «hERG») наиболее известен своим вкладом в электрическую активность сердца : канал hERG опосредует реполяризующий ток I Kr в потенциале сердечного действия , который помогает координировать сердцебиение.
Когда способность этого канала проводить электрический ток через клеточную мембрану подавляется или нарушается либо из-за применения лекарств, либо из-за редких мутаций в некоторых семьях, [ 5 ] это может привести к потенциально смертельному заболеванию, называемому синдромом удлиненного интервала QT . И наоборот, генетические мутации, которые увеличивают ток через эти каналы, могут привести к связанному с этим наследственному нарушению сердечного ритма — синдрому укороченного интервала QT . [ 6 ] Ряд клинически успешных препаратов, представленных на рынке, обладают тенденцией ингибировать hERG, удлиняя интервал QT и потенциально приводя к фатальным нарушениям сердечного ритма ( желудочковая тахиаритмия, называемая torsades de pointes ). Это сделало ингибирование hERG важной антимишенью , которой следует избегать при разработке лекарств. [ 7 ]
hERG также связан с модуляцией функций некоторых клеток нервной системы. [ 8 ] [ 9 ] и с установлением и поддержанием ракоподобных свойств в лейкозных клетках. [ 10 ]
Функция
[ редактировать ]hERG образует основную часть одного из белков ионных каналов («быстрый» ток замедленного выпрямителя ( I Kr )), который проводит калий (K + ) ионы выходят из мышечных клеток сердца ( сердечных миоцитов ), и этот ток имеет решающее значение для правильного выбора времени возврата в состояние покоя ( реполяризации ) клеточной мембраны во время сердечного потенциала действия. [ 7 ] Иногда, когда речь идет о фармакологическом действии лекарств, термины «каналы hERG» и I Kr используются как синонимы, но в техническом смысле «каналы hERG» могут быть созданы только учеными в лаборатории; формально, естественные каналы в организме, включающие hERG, обозначаются по названию электрического тока, измеренного в клетках этого типа, поэтому, например, в сердце правильное название — I Kr . Это различие в номенклатуре становится более ясным в споре о том, включают ли каналы, проводящие I Kr, другие субъединицы (например, бета-субъединицы [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] ) или же каналы включают смесь разных типов ( изоформ ) hERG, [ 14 ] [ 15 ] но когда первоначально открытая форма hERG [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] экспериментально переносится в клетки, у которых ранее отсутствовала hERG (т.е. гетерологичная экспрессия), формируется канал ионов калия, и этот канал имеет многие характерные особенности сердечного «быстрого» тока замедленного выпрямления ( I Kr ), [ 18 ] [ 17 ] [ 15 ] включая внутреннее выпрямление I Kr , которое приводит к тому, что канал производит «парадоксальный возрождающийся ток» в ответ на реполяризацию мембраны. [ 19 ]
Структура
[ редактировать ]Подробная атомная структура hERG, основанная на рентгеновской кристаллографии, еще не доступна, но структуры недавно были решены с помощью электронной микроскопии. [ 20 ] В лаборатории гетерологично экспрессируемый калиевый канал hERG состоит из четырех идентичных альфа-субъединиц, которые образуют пору канала через плазматическую мембрану . Каждая субъединица hERG состоит из 6 трансмембранных альфа-спиралей , пронумерованных S1-S6, спирали поры, расположенной между S5 и S6, и цитоплазматически расположенных N- и C-концев . Спираль S4 содержит положительно заряженный аминокислотный остаток аргинина или лизина в каждой третьей позиции и, как полагают, действует как чувствительный к напряжению сенсор, который позволяет каналу реагировать на изменения напряжения путем изменения конформации между проводящими и непроводящими состояниями (так называемые «ворота»). Между спиралями S5 и S6 имеется внеклеточная петля (известная как «башенка») и «петля поры», которая начинается и заканчивается внеклеточно, но замыкается в плазматическую мембрану; петля поры для каждой из субъединиц hERG в одном канале обращена к поре, проводящей ионы, и примыкает к соответствующим петлям трех других субъединиц, и вместе они образуют область селективного фильтра поры канала. Селективная последовательность SVGFG очень похожа на последовательность, содержащуюся в бактериальных клетках. Каналы ККСА . [ 7 ] Хотя полная кристаллическая структура hERG еще не доступна, была обнаружена структура цитоплазматического N-конца, который, как было показано, содержит домен PAS (аминокислота 26–135), который замедляет скорость дезактивации. [ 21 ]
Генетика
[ редактировать ]Мутации потери функции в этом канале могут привести к синдрому удлиненного интервала QT (LQT2), тогда как мутации с усилением функции могут привести к синдрому короткого интервала QT . Оба клинических расстройства возникают из-за дисфункции ионных каналов (так называемые каналопатии ), что может привести к риску потенциально фатальных сердечных аритмий (например, torsades de pointes ) из-за нарушений реполяризации сердечного потенциала действия. [ 18 ] [ 22 ] Для синдрома удлиненного интервала QT описано гораздо больше мутаций hERG, чем для синдрома короткого интервала QT. [ 5 ]
Взаимодействие с лекарственными средствами
[ редактировать ]Этот канал также чувствителен к связыванию лекарств, а также к снижению внеклеточных уровней калия, что может привести к снижению функции канала и индуцированному лекарственным средством (приобретенному) синдрому удлиненного интервала QT . Среди препаратов, которые могут вызывать удлинение интервала QT, наиболее распространены антиаритмические средства (особенно класса 1А и класса III), антипсихотические средства и некоторые антибиотики (включая хинолоны и макролиды). [ 7 ]
Хотя существуют и другие потенциальные мишени побочных эффектов со стороны сердца, известно, что подавляющее большинство препаратов, связанных с приобретенным удлинением интервала QT, взаимодействуют с калиевым каналом hERG. Одной из основных причин этого явления является более крупный внутренний вестибюль канала hERG, что обеспечивает больше места для многих различных классов лекарств для связывания и блокирования этого калиевого канала. [ 23 ]
Каналы, содержащие hERG, блокируются амиодароном , и он действительно удлиняет интервал QT, но его многочисленные другие антиаритмические эффекты не позволяют этому вызывать torsades de pointes. [ 24 ]
Тиоридазин вызывает особенно сильное удлинение интервала QTc, блокируя hERG, и по этой причине он был снят с производства.
Вопросы разработки лекарств
[ редактировать ]В связи с документально подтвержденным потенциалом препаратов, удлиняющих интервал QT, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США выпустило рекомендации по установлению профиля сердечной безопасности во время доклинической разработки лекарств: ICH S7B. [ 25 ] Доклиническая оценка возможности отсроченной реполяризации желудочков (удлинение интервала QT) человеческими фармацевтическими препаратами, выпущенная как CHMP/ICH/423/02, принятая CHMP в мае 2005 года. Доклинические исследования hERG должны проводиться в GLP условиях .
Мы
[ редактировать ]Ген hERG был впервые назван и описан в статье Джеффа Уормке и Барри Ганецкого, которые тогда оба работали в Университете Висконсин-Мэдисон . [ 16 ] Ген hERG является человеческим гомологом гена Ether-à-go-go , обнаруженного у мухи -дрозофилы ; Эфир-а-гоу-гоу был назван в 1960-х годах Уильямом Д. Капланом и Уильямом Э. Траутом III, когда они находились в больнице «Город надежды» в Дуарте, Калифорния . Когда мух с мутациями в гене Ether-à-go-go усыпляют эфиром , их ноги начинают трястись, как при танцах в популярном тогда ночном клубе Whisky a Go Go в Западном Голливуде, Калифорния . [ 26 ]
Взаимодействия
[ редактировать ]Было показано, что HERG взаимодействует с белком эпсилон 14-3-3, кодируемым YWHAE . [ 27 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000055118 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000038319 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ Перейти обратно: а б Хедли П.Л., Йоргенсен П., Шламовиц С., Вангари Р., Мулман-Смук Дж., Бринк П.А. и др. (ноябрь 2009 г.). «Генетическая основа синдромов удлиненного и короткого интервала QT: обновленная информация о мутациях» . Человеческая мутация . 30 (11): 1486–1511. дои : 10.1002/humu.21106 . ПМИД 19862833 . S2CID 19122696 .
- ^ Бьеррегард П. (август 2018 г.). «Диагностика и лечение синдрома короткого интервала QT». Сердечный ритм . 15 (8): 1261–1267. дои : 10.1016/j.hrthm.2018.02.034 . ПМИД 29501667 . S2CID 4519580 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Сангинетти MC, Тристани-Фирузи М (март 2006 г.). «Калиевые каналы hERG и сердечная аритмия». Природа . 440 (7083): 463–469. Бибкод : 2006Natur.440..463S . дои : 10.1038/nature04710 . ПМИД 16554806 . S2CID 929837 .
- ^ Кьеза Н., Розати Б., Арканджели А., Оливотто М., Ванке Э. (июнь 1997 г.). «Новая роль каналов HERG K+: адаптация пиковой частоты» . Журнал физиологии . 501 (Часть 2): 313–318. дои : 10.1111/j.1469-7793.1997.313bn.x . ПМЦ 1159479 . ПМИД 9192303 .
- ^ Оверхолт Дж.Л., Фикер Э., Ян Т., Шамс Х., Брайт Г.Р., Прабхакар Н.Р. (2002). «Хемосенсивирование в каротидном теле». Датчик кислорода . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 475. стр. 241–248. дои : 10.1007/0-306-46825-5_22 . ISBN 978-0-306-46367-9 . ПМИД 10849664 .
- ^ Арканджели А (2005). «Экспрессия и роль каналов hERG в раковых клетках». Сердечный калиевый канал hERG: структура, функция и синдром удлиненного интервала QT . Симпозиумы Фонда Новартис. Том. 266. стр. 225–32, обсуждение 232–4. дои : 10.1002/047002142X.ch17 . ISBN 9780470021408 . ПМИД 16050271 .
- ^ Вирапура М., Наттель С., Шартье Д., Кабальеро Р., Эбер Т.Е. (апрель 2002 г.). «Сравнение токов, переносимых HERG, с коэкспрессией MiRP1 и без нее, и собственным током выпрямителя с быстрой задержкой. Является ли MiRP1 недостающим звеном?» . Журнал физиологии . 540 (Часть 1): 15–27. дои : 10.1113/jphysicalol.2001.013296 . ПМК 2290231 . ПМИД 11927665 .
- ^ Abbott GW, Goldstein SA (март 2002 г.). «Связанные с заболеванием мутации в субъединицах калиевых каналов KCNE (MiRP) демонстрируют беспорядочное нарушение множественных токов и сохранение механизма» . Журнал ФАСЭБ . 16 (3): 390–400. дои : 10.1096/fj.01-0520hyp . ПМИД 11874988 . S2CID 26205057 .
- ^ Эбботт Г.В., Сести Ф., Сплавски И., Бак М.Э., Леманн М.Х., Тимоти К.В. и др. (апрель 1999 г.). «MiRP1 образует калиевые каналы IKr с HERG и связан с сердечной аритмией» . Клетка . 97 (2): 175–187. doi : 10.1016/S0092-8674(00)80728-X . ПМИД 10219239 . S2CID 8507168 .
- ^ Джонс Э.М., Роти Роти ЕС, Ван Дж., Дельфосс С.А., Робертсон Г.А. (октябрь 2004 г.). «Сердечные каналы IKr минимально содержат субъединицы hERG 1a и 1b» . Журнал биологической химии . 279 (43): 44690–44694. дои : 10.1074/jbc.M408344200 . ПМИД 15304481 .
- ^ Перейти обратно: а б Робертсон Г.А., Джонс Э.М., Ван Дж (2005). «Закрытие и сборка гетеромерных каналов hERG1a/1b, лежащих в основе I Kr в сердце». Сердечный калиевый канал hERG: структура, функция и синдром удлиненного интервала QT . Симпозиумы Фонда Новартис. Том. 266. стр. 4–15, обсуждение 15–8, 44–5. CiteSeerX 10.1.1.512.5443 . дои : 10.1002/047002142X.ch2 . ISBN 9780470021408 . ПМИД 16050259 .
- ^ Перейти обратно: а б Вармке Дж.В., Ганецкий Б. (апрель 1994 г.). «Семейство генов калиевых каналов, связанных с орлом у дрозофилы и млекопитающих» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 91 (8): 3438–3442. Бибкод : 1994PNAS...91.3438W . дои : 10.1073/pnas.91.8.3438 . ПМК 43592 . ПМИД 8159766 .
- ^ Перейти обратно: а б Трюдо MC, Вармке Дж.В., Ганецкий Б., Робертсон Г.А. (июль 1995 г.). «HERG, внутренний выпрямитель человека из семейства потенциал-управляемых калиевых каналов». Наука . 269 (5220): 92–95. Бибкод : 1995Sci...269...92T . дои : 10.1126/science.7604285 . ПМИД 7604285 .
- ^ Перейти обратно: а б с Сангинетти MC, Цзян С., Карран М.Э., Китинг М.Т. (апрель 1995 г.). «Механистическая связь между наследственной и приобретенной сердечной аритмией: HERG кодирует калиевый канал IKr» . Клетка . 81 (2): 299–307. дои : 10.1016/0092-8674(95)90340-2 . ПМИД 7736582 . S2CID 240044 .
- ^ Робертсон Г.А. (март 2000 г.). «LQT2: уменьшение амплитуды и потеря избирательности в хвосте, который виляет каналом HERG» . Исследование кровообращения . 86 (5): 492–493. дои : 10.1161/01.res.86.5.492 . ПМИД 10720408 .
- ^ Ван В., Маккиннон Р. (апрель 2017 г.). «Крио-ЭМ структура открытого человеческого эфира, связанная с K + Канал hERG» . Cell . 169 (3): 422–430.e10. doi : /j.cell.2017.03.048 . PMC 5484391. 10.1016 PMID 28431243 .
- ^ Мораиш Кабрал Дж.Х., Ли А., Коэн С.Л., Хаит Б.Т., Ли М., Маккиннон Р. (ноябрь 1998 г.). «Кристаллическая структура и функциональный анализ N-конца калиевого канала HERG: эукариотический домен PAS» . Клетка . 95 (5): 649–655. дои : 10.1016/S0092-8674(00)81635-9 . ПМИД 9845367 . S2CID 15090987 .
- ^ Мосс А.Дж., Зареба В., Кауфман Э.С., Гартман Э., Петерсон Д.Р., Бенхорин Дж. и др. (февраль 2002 г.). «Повышенный риск аритмических событий при синдроме удлиненного интервала QT с мутациями в области пор человеческого калиевого канала гена, связанного с эфиром». Тираж . 105 (7): 794–799. дои : 10.1161/hc0702.105124 . ПМИД 11854117 . S2CID 2616052 .
- ^ Милнс Дж.Т., Крочиани О., Арканджели А., Хэнкокс Дж.К., Витчел Х.Дж. (июль 2003 г.). «Блокада калиевых токов HERG флувоксамином: неполное ослабление мутациями S6 в F656 или Y652» . Британский журнал фармакологии . 139 (5): 887–898. дои : 10.1038/sj.bjp.0705335 . ПМЦ 1573929 . ПМИД 12839862 .
- ^ «Амиодарон» . Аптечный банк . Проверено 28 мая 2019 г.
- ^ «Доклиническая оценка S7B возможности замедленной реполяризации желудочков (удлинение интервала QT) с помощью человеческих фармацевтических препаратов» (PDF) . Управление по контролю за продуктами и лекарствами . 6 мая 2020 г.
- ^ Каплан В.Д., Траут В.Е. (февраль 1969 г.). «Поведение четырех неврологических мутантов дрозофилы» . Генетика . 61 (2): 399–409. дои : 10.1093/генетика/61.2.399 . ПМЦ 1212165 . ПМИД 5807804 .
- ^ Каган А., Мелман Ю.Ф., Крумерман А., McDonald TV (апрель 2002 г.). «14-3-3 усиливает и продлевает адренергическую стимуляцию активности каналов HERG K+» . Журнал ЭМБО . 21 (8): 1889–1898. дои : 10.1093/emboj/21.8.1889 . ПМК 125975 . ПМИД 11953308 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Винсент ГМ (1998). «Молекулярная генетика синдрома удлиненного интервала QT: гены, вызывающие обмороки и внезапную смерть». Ежегодный обзор медицины . 49 : 263–274. дои : 10.1146/annurev.med.49.1.263 . ПМИД 9509262 .
- Акерман MJ (март 1998 г.). «Синдром удлиненного интервала QT: заболевания ионных каналов сердца» . Труды клиники Мэйо . 73 (3): 250–269. дои : 10.4065/73.3.250 . ПМИД 9511785 .
- Тальялатела М., Кастальдо П., Панначчоне А., Джорджио Дж., Аннунциато Л. (июнь 1998 г.). «K+-каналы человеческого эфира-а-гого (HERG) как фармакологические мишени: настоящие и будущие последствия». Биохимическая фармакология . 55 (11): 1741–1746. дои : 10.1016/S0006-2952(98)00002-1 . hdl : 11566/37313 . ПМИД 9714291 .
- Бьеррегаард П., Гусак I (февраль 2005 г.). «Синдром короткого интервала QT: механизмы, диагностика и лечение». Природная клиническая практика. Сердечно-сосудистая медицина . 2 (2): 84–87. doi : 10.1038/ncpcardio0097 . ПМИД 16265378 . S2CID 10125533 .
- Гутман Г.А., Чанди К.Г., Гриссмер С., Лаздунски М., Маккиннон Д., Пардо Л.А. и др. (декабрь 2005 г.). «Международный союз фармакологии. LIII. Номенклатура и молекулярные взаимоотношения потенциалзависимых калиевых каналов». Фармакологические обзоры . 57 (4): 473–508. дои : 10.1124/пр.57.4.10 . ПМИД 16382104 . S2CID 219195192 .