[发明专利]新的普遍存在的钾离子通道蛋白和其基因

说明书

本发明涉及在人和鼠的各种组织中表达的新ATP敏感性钾离子通道蛋白huK_ATP-1和ruK_ATP-1，和编码它们的基因。所述蛋白和基因可用作钾离子通道相关疾病如糖尿病、高血压和内分泌不足的诊断和治疗药剂。

已知糖尿病的病因主要是胰腺β-细胞中胰岛素分泌失调。因此阐明胰岛素分泌的分子机制可望在弄清糖尿病的起因和开发治疗糖尿病的治疗药方面起重要作用，但还不清楚这种分子机制的详情。

现已清楚，存在于细胞膜上的ATP敏感性钾离子通道(K_ATP通道)，通过结合细胞中代谢状态和膜电压在细胞功能如分泌和肌肉收缩中起重要作用。

K_ATP通道首先于983年发现于心肌[Noma，A.，Nature 305：147(1983)]，而后证实其存在于各种组织中，如胰腺β-细胞[Cook，D.L.等，Nature 311：271(1984)，Misler，S.等，Proc，Natl.Acad.Sci.U.S.A.83：7119(1986)]、垂体[Bernardi，H.等，Proc.Natl.Acad.U.S.A.，90：1340(1993)]、骨骼肌[Spruce，A.E.等，Nature，316：736(1985)]和脑。

另外，已表明这种K_ATP通道存在分子不均一性[Ashcroft，F.M.，Annu.Rev.Neurosci.11：97(1988)]。

尤其在胰腺β-细胞中，由葡萄糖代谢产生的ATP通过关闭K_ATP通道造成去极化引起钙离子从钙通道流入，从而造成胰岛素的分泌。显然，K_ATP通道在调节胰岛素分泌中起重要作用。

K_ATP通道属于具有内向整流电生理性质的钾离子通道家族。根据氨基酸序列一致性，具有内向整流电生理性质的钾离子通道家族分为四个亚族，ROMK1，IRK1，GIRK1和cK_ATP-1。

但在胰腺β-细胞中还没有阐明K_ATP通道的分子构架。另外，没有公开过本发明的新ATP敏感性钾离子通道(huK_ATP-1和ruK_ATP-1)的详细蛋白结构和关于与其他蛋白形成复合物的资料，例如与磺酰脲结合蛋白。

为了分离、鉴定一种新的膜通道并进行功能分析，需要很复杂的技术，如分子生物学技术、细胞生物学技术和电生理技术。

正是如此，本发明者充分利用这些技术分离了编码在哺乳动物不同组织中表达的新K_ATP通道(uK_ATP-1)的人和鼠基因组和cD-NA，还鉴定了这些通道蛋白的氨基酸序列(参见图1、2、3和4)。所鉴定uK_ATP-1通道蛋白在非洲蟾蜍卵母细胞和哺乳动物细胞系中表达。

电生理分析表明uK_ATP-1是一种显示内向整流作用的ATP敏感性钾离子通道。这种uK_ATP-1通道在包括人和鼠的哺乳动物组织中普遍表达，并参与基础能量代谢中膜电压的保持。

如上所述，本发明涉及在哺乳动物中普遍存在的ATP敏感性钾离子通道(uK_ATP-1)，还包括这种ATP敏感性钾离子通道蛋白，编码它们的已鉴定的DNA序列，其中含有这种序列的质粒，以及其中已转入了这种质粒的重组细胞(转化子)。另外，本发明包括分离的uK_ATP-1蛋白和重组蛋白，它们的相关物质如拮抗剂和激动剂，包括诊断剂和基因治疗药的药物设计。

人源huK_ATP-1由324个氨基酸残基组成(见图4)，分子量为47,965，而鼠源的uK_ATP-1由424个氨基酸残基组成(见图4)，分子量为47,960。这两个钾离子通道显示98％的氨基酸序列一致性，这种显著的同源性使我们可以假定uK_ATP-1在哺乳动物细胞中起共同的、基础结构和功能作用。首先，uK_ATP-1参与膜电压和能量代谢，这提示它可用作在异常、极端代谢条件下(包括内分泌疾病，如糖尿病、饥饿和局部缺血)防止紊乱的物质。

例如，局部缺血开始过程中由uK_ATP-1开和关引起的钙离子流入和流出与局部缺血紊乱密切相关。换句话说，打开和关闭uK_ATP-1的激动剂和拮抗剂可能构成抗局部缺血紊乱的抑制性药物。