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离子通道是一类跨膜蛋白,负责细胞的离子运输,可以促进动作电位的产生和信息的传递,在神经、心血管等系统中发挥着重要的作用。在体内,离子通道受到多种辅助蛋白的调控,这大大丰富了其功能多样性。离子通道及其辅助蛋白的功能异常会诱发各种疾病。研究离子通道及其辅助蛋白的结构与功能对于理解各种生理活动以及相关疾病的诊断和治疗具有重大意义。在本文中,我们重点研究了三种类型的离子通道:KCNQ1钾通道、Ca2+和电压激活的大电导钾（BK）通道以及T型钙通道。本文的研究内容围绕这三种离子通道可以分为以下四个部分。（1）KCNE2辅助亚基调控KCNQ1通道转运的机制研究。研究表明KCNE2的NH2（N）端是其抑制KCNQ1电流振幅和上膜表达的关键区域,然而,其中涉及的具体的分子机制仍然不清楚。本文发现KCNE2抑制KCNQ1电流振幅和上膜表达的原因是KCNE2将KCNQ1滞留/回收在内质网（ER）中。我们检测了一系列KCNE2N端的突变体对调控KCNQ1功能的影响。结果显示,KCNE2 N端的25–29氨基酸序列片段（NWRQN）的缺失或者附近几个疏水残基的突变都会部分削弱KCNE2对KCNQ1的抑制作用。而当“NWRQN”和疏水残基都突变后,KCNE2几乎丧失了对KCNQ1的抑制作用。这些结果表明KCNE2通过N端的一个结构基序（NWRQN）以及附近的几个疏水残基共同组成的ER滞留/回收信号降低了KCNQ1在细胞膜上的表达水平。本研究揭示了KCNE2抑制KCNQ1上膜表达的具体分子机制,为进一步探索KCNE辅助亚基调控其他电压门控钾离子通道提供了新的重要线索和思路。（2）KCNE亚基的正向转运机制及其对调节KCNQ1功能的影响。研究报道KCNE亚基的转运缺陷与LQTS的发生有关。然而,调控KCNE辅助亚基正向转运的具体分子机制仍不清楚。本研究发现KCNE1和KCNE2的COOH（C）端对于它们从ER转运至细胞膜是必不可少的。我们检测了一系列KCNE1和KCNE2的C端突变体在细胞内的定位以及对调节KCNQ1功能的影响。结果显示在KCNE1和KCNE2的C端存在一段高度保守的序列（[K/R]S[K/R][K/R]）对于促进它们的ER输出非常关键。结果显示,缺少这段保守序列的KCNE2滞留在ER中,并丧失了抑制KCNQ1通道上膜表达和电流振幅的能力。与KCNE2不同的是,KCNE1中的这段序列还在调节KCNQ1的门控特性中发挥着重要的作用。此外,免疫共沉淀实验证明KCNE2 C端的缺失不影响其与KCNQ1通道的结合,而KCNE1的C端对于其与KCNQ1通道结合则非常关键。本研究揭示了KCNE1和KCNE2在细胞内转运的分子机制,为研究它们结合和调控KCNQ1通道或其他Kv通道提供了新的线索和思路。（3）β2亚基调节哺乳动物和果蝇BK通道的不同机制。与辅助亚基β2结合后,哺乳动物BK/β2通道（hSlo1/β2或mSlo1/β2）表现出增强的激活和完全失活特性。然而,β2亚基如何调节果蝇BK通道（dSlo1）仍然不清楚。在本研究中,通过比较不同种源BK/β2通道的功能,我们确定了β2调控哺乳动物BK通道和果蝇BK通道之间的三个不同点:1)与哺乳动物Slo1/β2中的情况不同,β2氨基端的“失活球”（FIW）并不能使dSlo1/β2产生完全失活,并且可能作为通道复合物的滞留/回收信号;2)β2的K33、R34、K35残基减慢了dSlo1/Δ3-β2通道的激活;3)相比mSlo1/β2通道,dSlo1/β2通道的预失活增强。我们的研究结果揭示了β2亚基调节不同种源BK通道的不同机制,也为研究其他BK/β复合物激活和失活的结构基础提供了新的见解。（4）Syntaxin-3A结合和调控T型钙通道的机制研究。Syntaxin-1A被报道能够结合和调节T型钙通道,在调控低阈值胞吐过程中发挥重要作用。Syntaxin-3A与syntaxin-1A高度同源,它是否能够结合并调控T型钙通道尚不清楚。本研究首先通过免疫共沉淀实验证明syntaxin-3A与T型钙通道有直接的相互作用。电生理数据表明syntaxin-3A能够抑制这些钙通道的电流密度。这种抑制作用并不是因为syntaxin-3A影响了T型钙通道在细胞膜上的表达水平。我们进一步发现,syntaxin-3A可以特异性结合Cav3.2通道II、III结构域的连接区域。此外,syntaxin-3A的跨膜区对于其与T型钙通道的相互作用必不可少,但是其中参与相互作用的关键位点还有待进一步确定。本文的研究结果证实了syntaxin-3A和T型钙通道之间的相互作用,为进一步理解syntaxin-3A结合和调控钙通道的机制提供了新的发现和见解。