离子通道是成孔的膜蛋白，它们不仅可以通过门控进出细胞的离子来调节细胞的电活动，还可以调节上皮细胞的离子流动，甚至对维持细胞的体积都有重要作用。钾离子通道是分布最广泛的一类离子通道，它们调节细胞的多种生理功能。BK和KCNQ1通道是两种非常重要的钾离子通道，也是我们研究的重点。本文的主要内容围绕以上两种钾离子通道可以分为以下两个部分：　　1）BK通道α和β2亚基结合位点的研究　　大电导的、Ca2+和电压激活的钾离子通道（BK通道），作为膜电位和胞内 Ca2+浓度的双重感受器，在兴奋细胞中调节多种电活动，并调节神经递质的释放。在BK通道的辅助亚基中，β2亚基不仅增强了通道对Ca2+的敏感性，而且使通道发生失活。另外，已有证据证明在BK(β2)通道失活的过程中，在开放态（O）和失活态（I）之间存在一个非常短暂的电导状态，称为预失活态（O*）。对BK通道α和β2亚基相互作用的研究一直不断，但是两个亚基之间具体的结合位点一直不知道，预失活态产生的结构基础也一直未知。　　在研究中，我们发现β2的一个突变体dFIW-hβ2，可以抑制BK通道α亚基mSlo1在细胞膜上的表达，并将其滞留胞内。利用dFIW-hβ2这一特性，我们开发了一种新的方法来研究mSlo1和hβ2亚基之间的结合位点，即在mSlo1和dFIW-hβ2上构建一系列突变，通过定量免疫荧光技术测量 mSlo1在细胞膜上表达水平的变化来鉴定两者的结合位点。最终我们在mSlo1的胞内C端和hβ2的胞内N端部分发现了两对互补的结合位点，即 mSlo1(K392/R393)::hβ2(E44/D45)和 mSlo1(K330/K331)::hβ2(D16/E17)，并用“双突变循环法”做了进一步验证。另外，利用一个证明 BK(hβ2)通道存在预失活态的突变体 hβ2(W4E)，我们证明 mSlo1(K330/K331)::hβ2(D16/E17)这一对互补的结合位点即为通道预失活态存在的结构基础。最后，基于BK(mSlo1α) C端的晶体结构，我们重建了BK(hβ2)通道复合体的结构模型，该模型展示了两对互补结合位点可能的作用方式，并为BK通道α与β2亚基之间相互作用的研究提供了重要线索。　　2）KCNE2调节KCNQ1通道上膜机制的研究　　电压门控的KCNQ1通道在调节心肌细胞的兴奋性中发挥重要的作用，KCNQ1基因突变会引发长 QT综合征，导致严重的心律不齐、室颤和心脏休克。辅助亚基KCNE2与KCNQ1的结合会使KCNQ1通道从一个延迟整流的钾离子通道变成一个类似背景的钾离子漏通道。已有报道称KCNE2会降低KCNQ1通道的电流振幅和电流密度，但是具体的原因和机制一直未知晓。　　本文发现 KCNE2降低 KCNQ1通道电流振幅和电流密度的原因是其抑制了KCNQ1通道在细胞膜上的表达，并将其滞留在内质网中。通过构建KCNE1/KCNE2的嵌合体，并用定量免疫荧光成像技术和电生理技术分别统计了它们在细胞膜上的表达量和电流密度，发现KCNE2的N端是抑制KCNQ1在细胞膜上表达的主要原因。为了进一步探索 KCNE2 N端抑制 KCNQ1通道在细胞膜上表达的机制，我们在KCNE2的N端构建了一系列的突变和truncation，并将其与KCNQ1共表达。发现将KCNE2 N端的两种突变体，即去掉疏水氨基酸或者切掉25–29氨基酸片段，与KCNQ1共表达时，KCNQ1的上膜表达水平都有了一定程度的恢复。当将疏水氨基酸和25–29氨基酸片段同时去掉时，KCNQ1的上膜表达量几乎完全恢复。以上结果说明KCNE2调节KCNQ1通道的上膜表达很可能是通过其N端两个滞留信号，即疏水氨基酸和一个新的结构基序（aa:25–29）的协同作用。另外，多种滞留信号的存在可能会进一步丰富KCNQ1通道的细胞膜表达水平和功能特性。