钾通道，电压门控，振荡器相关亚族，成员 2; KCNA2
MK2，小鼠，同源
KV1.2
HGNC 批准的基因符号：KCNA2
细胞遗传学位置：1p13.3 基因组坐标（GRCh38）：1:110,593,580-110,631,440（来自 NCBI）
▼ 说明
KCNA2 基因属于在中枢神经系统中表达的电压门控钾通道 Kv1 家族。 Kv1.2 通道属于延迟整流类钾通道，可在动作电位后实现有效的神经元复极化（Syrbe 等人总结，2015）。
有关钾电压门控离子通道的一般讨论，请参阅 176260。
▼ 基因功能
顾等人（2003） 发现 Kv1 轴突靶向需要其 T1 四聚化结构域。当与非极化 CD4（186940） 或树突状转铁蛋白受体（TFR; 190010） 融合时，Kv1.1（176260）、Kv1.2 和 Kv1.4（176266） 的 T1 结构域促进其轴突表面表达。此外，Kv1.2 T1 结构域中消除与 Kv-β-2（601142） 关联的突变会损害 CD4-T1 融合蛋白的轴突靶向，但不会损害表面表达。作者得出结论，Kv-β 与 Kv1 T1 结构域的正确关联对于轴突靶向至关重要。
威廉姆斯等人（2007） 指出，Kv1.2 介导的电流的抑制是通过通道蛋白酪氨酸磷酸化后的内吞作用发生的。他们之前使用纯化的重组蛋白进行 Pull-down 测定，证明了 Kv1.2 和肌动蛋白结合蛋白 Cortactin（CTTN; 164765） 之间的直接相互作用，这种相互作用会因 Kv1.2 的酪氨酸磷酸化而减少（Hattan 等人，2002） 。 Williams 等人使用来自多个物种（包括人类）的细胞和 cDNA（2007） 表明 cortactin 在体内与 Kv1.2 相互作用，并且是 Kv1.2 膜定位和通道功能所必需的。通过 RNA 干扰消除 HEK293 细胞中的内源性 cortactin 会降低表面 Kv1.2 水平，这可以通过引入小鼠 cortactin 来恢复。 Kv1.2 转移需要 cortactin 肌动蛋白调节域，并通过 cortactin C 端酪氨酸的磷酸化进行调节。威廉姆斯等人（2007） 得出结论，可兴奋细胞中皮质素介导的肌动蛋白重塑对膜兴奋性有直接影响。
桑德斯等人（2020） 发现大鼠海马神经元中棕榈酰酰基转移酶（PAT） Zdhhc14（619295） 的发育表达谱与 Kv1 型钾通道的发育表达谱几乎相同。 Zdhhc14 在神经元中充当 Kv1.1、Kv1.2 和 Kv1.4 的主要神经元 PAT，并且是轴突初始段（AIS） 靶向这些通道亚基所必需的。由于 Zdhhc14 主要定位于高尔基体，Kv1 通道亚基的棕榈酰化发生在海马神经元的高尔基体中，而不是直接在 AIS 处。此外，敲除分析显示，Zdhhc14 的缺失减少了外向电流（这可能是由电压依赖性钾通道介导的），并增加了大鼠海马神经元的动作电位放电。
▼ 生化特征
晶体结构
小等人（2000） 确定了哺乳动物 Kv1.2 T1 结构域的结构，并发现门控关键取决于互补 T1 表面的残基。他们的数据表明，涉及埋藏极性 T1 表面的结构变化在导致通道开放的构象变化中发挥着关键作用。
龙等人（2005） 以 2.9 埃的分辨率报道了 Kv1.2 的晶体结构，Kv1.2 是 Shaker K+ 通道家族的成员，与氧化还原酶 β 亚基复合，该亚基可以在哺乳动物的天然细胞环境中调节 Kv 通道。毛孔的激活门打开了。观察到大的侧入口在孔和细胞质之间连通。侧门的静电特性以及 T1 结构域和 β 亚基的位置被认为与失活门控的电生理学研究以及 β 亚基调节 K+ 通道的可能性一致。
龙等人（2005） 通过确定哺乳动物 Shaker 家族钾离子通道的 X 射线晶体结构，研究了离子通道感知细胞膜电压的机制。电压依赖性 K+ 通道 Kv1.2 生长出 3 维晶体，其内部排列使电压传感器处于明显的天然构象，这使得 Long 等人能够将其转化为 3D 晶体（2005）得出3个重要结论。首先，电压传感器本质上是膜内的孤立域。其次，它们通过 S4-S5 连接螺旋对孔进行机械工作，这些连接螺旋的位置是为了收缩或扩张孔的 S6 内部螺旋。第三，在开放构象中，S4 上的 4 个保守精氨酸残基中的 2 个位于面向脂质的表面上，2 个埋在电压传感器中。龙等人（2005） 得出的结论是，该结构提供了膜电压如何影响通道开放概率的简单图景。
格拉布等人（2007） 采用了几种条件致死/第二位点抑制酵母筛选来确定处于下调状态的 Kv1.2 电压传感域的跨膜堆积。该筛选依赖于真核 Kv 通道 KAT1 在其电压感应域处于下调状态时传导钾的能力，从而拯救钾转运缺陷的酵母。 Grabe 等人从带有条件致死突变的 KAT1 通道开始（2007） 在整个电压传感域中发现了第二位点抑制突变，可以恢复酵母的生长。然后，他们使用 6 对相互作用的残基作为结构约束构建了通道的下态模型，并通过基于空间考虑的工程抑制突变来验证该模型。将该下态模型与上态 Kvl.2 结构进行比较（Long 等人，2005）表明，电压传感域在门控过程中经历了大的重新排列，而 S4 段仍然位于中心孔和两种状态下电压感测域的其余部分。
龙等人（2007） 描述了嵌合电压依赖性钾离子通道的结构，他们将其称为“桨嵌合通道”。其中电压传感器桨已从 K（v）2.1（600397） 转移到 K（v）1.2。当与脂质复合物结晶时，2.4埃分辨率下的完整结构揭示了嵌入脂质分子膜状排列中的孔和电压传感器。详细的结构可以直接与大量功能数据进行比较，解释了膜内的电荷稳定性，并提出了电压传感器运动和孔门控的机制。
▼ 测绘
格里斯默等人（1990） 通过体细胞杂交的研究，将鼠类 MK2 K+ 电压门控通道基因的人类同源物对应到 12 号染色体。 Kcna2 和 Kcna6（176257） 之间可能存在混淆，因为 Klocke 等人（1993） 发现 Kcna2（和 Kcnc4）对应到小鼠 3 号染色体上与人类 1 号染色体一个区域同源的区域。他们发现 KCNA6 的小鼠同源物对应到小鼠 6 号染色体上与 12p 同源的区域。克洛克等人（1993） 引用 Grupe（1991） 将人类 KCNA2 基因对应到 1 号染色体。
Stumpf（2020） 根据 KCNA2 序列（GenBank BC043564） 与基因组序列（GRCh38） 的比对，将 KCNA2 基因对应到染色体 1p13.3。
▼ 分子遗传学
Pena 和 Coimbra（2015） 通过对一名在婴儿期出现以共济失调和肌阵挛性癫痫为特征的脑病（DEE32; 616366） 的 7 岁男孩进行外显子组测序，发现了 KCNA2 基因中的杂合性从头突变（R297Q; 176262.0004） ）。
Syrbe 等人在 7 名不相关的 DEE32 患者中（2015） 在 KCNA2 基因（176262.0001-176262.0004） 中鉴定出 4 个不同的从头杂合错义突变。这些突变是通过靶向下一代测序或全外显子组测序从具有相似表型的几个不同队列的患者中发现的，约占患者总数的1.7%。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，2 个突变（P405L，176262.0001 和 I263T，176262.0002）导致功能丧失并具有显性失活效应，而其他 2 个突变（L298F，176262.0003 和 R297Q，176262.0004）导致功能丧失。功能的显着增强和永久开放的通道，也具有主导效应。两名具有显性功能获得突变的患者具有更严重的表型，表明可能存在基因型/表型相关性。
▼ 动物模型
谢等人（2010） 鉴定了一种小鼠突变体，称为“Pingu”；（Pgu），在电压门控钾通道 Kcna2 的 S6 片段中携带 I402T 突变。突变小鼠表现出慢性运动不协调，步态异常和后肢张开，与共济失调一致。其他特征包括旋转杆测试潜伏期较短、震颤和肌阵挛性抽搐。纯合子小鼠比杂合子小鼠受到的影响更严重。通过乙酰唑胺治疗改善了表型。小脑切片的电压钳记录显示，突变小鼠自发 GABA 能抑制性突触后电流的频率和幅度增加，浦肯野细胞的动作电位放电频率降低。 Pgu 小鼠篮子细胞末端的 Kcna2 通道表达显着降低，这与篮子细胞至浦肯野细胞之间不存在 Kv1.2 介导的电流一致。 CHO 细胞的转染研究表明，突变减少了功能通道的数量。
▼ 等位基因变异体（4 个选定示例）：
.0001 发育性和癫痫性脑病 32
朝中社2、PRO405LEU
Syrbe 等人在 3 名患有发育性癫痫性脑病 32（DEE32; 616366） 的无关患者（患者 1、4 和 5）中（2015） 在 KCNA2 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.1214C-T 转换（c.1214C-T，NM_004974），导致 S6 跨膜孔中高度保守的残基处发生 pro405 到 leu（P405L） 的取代频道的域。该突变是通过对假定的癫痫基因目标组进行全外显子组或下一代测序发现的，在 dbSNP（版本 138）、1000 基因组计划、外显子组变异服务器或外显子组聚合联盟数据库中未发现该突变。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，P405L 突变以显性失活方式导致电流振幅急剧降低，这与通道功能的丧失一致。经过正常的早期发育后，患者在 8 至 17 个月大时出现癫痫发作。他们在 4 岁至 15 岁之间不再癫痫发作。
.0002 发育性和癫痫性脑病 32
朝中社2、ILE263THR
Syrbe 等人在一名患有发育性癫痫性脑病 32（DEE32; 616366） 的 7 岁男孩（患者 2）中（2015） 在 KCNA2 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.788T-C 转变（c.788T-C, NM_004974），导致 S3 跨膜片段中高度保守的残基处发生 ile263 至 thr（I263T） 取代电压传感器域。该突变是通过对 39 名肌阵挛失张力性癫痫患者进行全外显子组测序发现的。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，I263T 突变以显性失活方式导致电流振幅急剧降低，这与通道功能的丧失一致。这种突变还引起电压依赖性激活的去极化转变。经过正常的早期发育后，患者在 11 个月大时出现肌阵挛发作。他从 4 岁起就没有癫痫发作。
.0003 发育性和癫痫性脑病 32
朝中社2、LEU298PHE
Syrbe 等人对一名患有发育性癫痫性脑病 32（DEE32; 616366） 的 36 岁男性（患者 6）进行了研究（2015） 在 KCNA2 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.894G-T 颠换（c.894G-T，NM_004974），导致 S4 跨膜片段中高度保守的残基处由 leu298 替换为 phe（L298F）电压传感器域。该突变是通过对 10 名患有严重癫痫和智力障碍的成年人进行全外显子组测序发现的。非洲爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，L298F 突变导致功能获得，电流幅度增加，激活电压依赖性负移 -50 mV，导致通道永久打开。该效应对野生型蛋白占主导地位。患者在 6 个月大时出现强直阵挛性癫痫发作。他的智力发育严重受损，并且无法言语。
.0004 发育性和癫痫性脑病 32
朝中社2、ARG297GLN
通过对一名在婴儿期出现共济失调和肌阵挛性癫痫（DEE32; 616366） 的 7 岁男孩进行外显子组测序，Pena 和 Coimbra（2015） 发现了 KCNA2 基因中的杂合从头 c.890G-A 转变，从而导致S4 螺旋中第二个关键精氨酸（对应于电压传感器）处的 arg297 至 gln（R297Q） 取代。该突变经桑格测序证实，在患者父母或外显子组变异服务器数据库中均未发现（在 Pena 和 Coimbra（2015） 的文章中，核苷酸变化在摘要中指定为 c.890C-A，但在正文和图 S1 中指定为 c.890G-A。）患者患有肌阵挛癫痫发作和共济失调。
Syrbe 等人在一名患有 DEE32 的 26 岁男性（患者 7）中（2015） 在 KCNA2 基因中鉴定出一个从头杂合的 c.890G-A 转变（c.890G-A，NM_004974），导致 R297Q 取代。该突变是通过 12 名早发性共济失调和癫痫患者的全外显子组测序发现的。爪蟾卵母细胞的体外功能表达研究表明，R297Q 突变导致功能获得，电流幅度增加，激活电压依赖性负移 -40 mV，导致通道永久打开。该效应对野生型蛋白占主导地位。患者在 5 个月大时出现发热性癫痫持续状态。他有中度智力障碍并且患有共济失调。
