• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제20권5호
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• pp.525-531
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• 2016

The analgesic mechanism of opioids is known to decrease the excitability of substantia gelatinosa (SG) neurons receiving the synaptic inputs from primary nociceptive afferent fiber by increasing inwardly rectifying $K^+$ current. In this study, we examined whether a ${\mu}$-opioid agonist, [D-Ala2,N-Me-Phe4, Gly5-ol]-enkephalin (DAMGO), affects the two-pore domain $K^+$ channel (K2P) current in rat SG neurons using a slice whole-cell patch clamp technique. Also we confirmed which subtypes of K2P channels were associated with DAMGO-induced currents, measuring the expression of K2P channel in whole spinal cord and SG region. DAMGO caused a robust hyperpolarization and outward current in the SG neurons, which developed almost instantaneously and did not show any time-dependent inactivation. Half of the SG neurons exhibited a linear I~V relationship of the DAMGO-induced current, whereas rest of the neurons displayed inward rectification. In SG neurons with a linear I~V relationship of DAMGO-induced current, the reversal potential was close to the $K^+$ equilibrium potentials. The mRNA expression of TWIK (tandem of pore domains in a weak inwardly rectifying $K^+$ channel) related acid-sensitive $K^+$ channel (TASK) 1 and 3 was found in the SG region and a low pH (6.4) significantly blocked the DAMGO-induced $K^+$ current. Taken together, the DAMGO-induced hyperpolarization at resting membrane potential and subsequent decrease in excitability of SG neurons can be carried by the two-pore domain $K^+$ channel (TASK1 and 3) in addition to inwardly rectifying $K^+$ channel.

• 한국수정란이식학회지
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• 제26권3호
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• pp.209-214
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• 2011

임신의 성립 및 유지에 중요한 자궁 내막과 호르몬의 변화는 생식기관에서 발현되는 K$_{2P}$ 통로의 발현을 변화시킬 수 있다. 본 연구는 한우의 임신 자궁 내막에서 K$_{2P}$ 통로의 발현 변화가 나타나는지 그리고 프로게스테론에 의해 그 발현량이 변화되는지를 확인하고자 수행하였다. 역전사중합효소 중합반응과 웨스턴블닷 분석을 통하여 임신한 한우의 자궁 내막에서 mRNA와 단백질의 발현 변화를 조사하였다. TREK-1을 제외한 K$_{2P}$ 통로의 mRNA 발현량이 임신 자궁 내막에서 변화되었다. mRNA가 크게 변화되는 TASK-3, TREK-2, TRAAK 및 TRESK의 단백발현 변화량을 임신 자궁 내막에서 확인하였는데, TREK-2와 TRESK만 mRNA 발현 변화 양상과 동일하게 임신 자궁 내막에서 각각 7.9배, 2배 증가하였다. 자궁 내막세포에 프로게스테론(10 ${\mu}g$/mL)을 처리하였을 때 TREK-2와 TRESK는 자궁 내막 조직에서 보여준 결과와 유사하게 단백 발현량이 각각 10배, 6배 증가하였다. 이상의 결과로부터 K$_{2P}$ 통로, 특히 TREK-2와 TRESK는 프로게스테론 변화에 의해 임신 자궁 내막에서 발현량이 증가할 것으로 생각된다. 그리고 증가된 TREK-2와 TRESK는 임신에 의해 유발되는 생리학적 변화를 조절하는데 기여할 것으로 생각된다.

• 한국수정란이식학회지
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• 제24권3호
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• pp.189-197
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• 2009

Two-pore domain 칼륨($K_{2P}$) 통로는 흥분세포 및 비흥분세포의 안정막 전압을 일정하게 유지하는데 관여한다. 그러나 생식세포 및 생식기관에서 발현되는 $K_{2P}$ 통로의 분포영역 및 그 기능에 대해서는 연구자들에 의해 아직 정리되지 못하였다. 본 종설에서는 $K_{2P}$ 통로의 생식세포 및 생식기관에서 발현, 분포 및 생리학적 의의를 논하였다. $K_{2P}$ 통로는 인간 영양막세포, 자궁근층, 태반혈관계, 자궁평활근조직, 태반융모조직 및 임신자궁조직에서 발현되어 임신에 있어서 관련성을 제시되었다. 또한, $K_{2P}$ 통로는 마우스 전핵배, 원숭이 정자 및 한우의 난소, 정소, 난자, 정자 및 수정란에서 발현 변화를 보였다. 특히, $K_{2P}$ 통로는 체외배양 시 변화되는 온도, 산소분압과 같은 배양조건에 의해 조절되는 특징을 보임으로써 수정 및 배 발달에 영향을 줄 수 있는 인자로 제시되었다. 그리고 $K_{2P}$ 통로는 과산화수소에 의해 유도된 마우스 전핵배의 세포 사멸에 있어서 칼륨 이온의 유출에 관여함이 확인되었다. $K_{2P}$ 통로의 생식세포 및 생식기관 내 발현 형태와 생리학적 특징은 생식생리학에 있어서 이온 통로 관련 기능들을 이해하는데 도움이 될 것이다.

• ALGAE
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• 제36권4호
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• pp.315-326
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• 2021

Ion channels are membrane protein complexes mediating passive ion flux across the cell membranes. Every organism has a certain set of ion channels that define its physiology. Dinoflagellates are ecologically important microorganisms characterized by effective physiological adaptability, which backs up their massive proliferations that often result in harmful blooms (red tides). In this study, we used a bioinformatics approach to identify homologs of known ion channels that belong to 36 ion channel families. We demonstrated that the versatility of the dinoflagellate physiology is underpinned by a high diversity of ion channels including homologs of animal and plant proteins, as well as channels unique to protists. The analysis of 27 transcriptomes allowed reconstructing a consensus ion channel repertoire (channelome) of dinoflagellates including the members of 31 ion channel families: inwardly-rectifying potassium channels, two-pore domain potassium channels, voltage-gated potassium channels (K_v), tandem K_v, cyclic nucleotide-binding domain-containing channels (CNBD), tandem CNBD, eukaryotic ionotropic glutamate receptors, large-conductance calcium-activated potassium channels, intermediate/small-conductance calcium-activated potassium channels, eukaryotic single-domain voltage-gated cation channels, transient receptor potential channels, two-pore domain calcium channels, four-domain voltage-gated cation channels, cation and anion Cys-loop receptors, small-conductivity mechanosensitive channels, large-conductivity mechanosensitive channels, voltage-gated proton channels, inositole-1,4,5-trisphosphate receptors, slow anion channels, aluminum-activated malate transporters and quick anion channels, mitochondrial calcium uniporters, voltage-dependent anion channels, vesicular chloride channels, ionotropic purinergic receptors, animal volage-insensitive cation channels, channelrhodopsins, bestrophins, voltage-gated chloride channels H⁺/Cl^- exchangers, plant calcium-permeable mechanosensitive channels, and trimeric intracellular cation channels. Overall, dinoflagellates represent cells able to respond to physical and chemical stimuli utilizing a wide range of G-protein coupled receptors- and Ca²⁺-dependent signaling pathways. The applied approach not only shed light on the ion channel set in dinoflagellates, but also provided the information on possible molecular mechanisms underlying vital cellular processes dependent on the ion transport.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제20권5호
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• pp.547-556
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• 2016

Myometrial relaxation of mouse via expression of two-pore domain acid sensitive (TASK) channels was studied. In our previous report, we suggested that two-pore domain acid-sensing $K^+$ channels (TASK-2) might be one of the candidates for the regulation of uterine circular smooth muscles in mice. In this study, we tried to show the mechanisms of relaxation via TASK-2 channels in marine myometrium. Isometric contraction measurements and patch clamp technique were used to verify TASK conductance in murine myometrium. Western blot and immunehistochemical study under confocal microscopy were used to investigate molecular identity of TASK channel. In this study, we showed that TEA and 4-AP insensitive non-inactivating outward $K^+$ current (NIOK) may be responsible for the quiescence of murine pregnant longitudinal myometrium. The characteristics of NIOK coincided with two-pore domain acid-sensing $K^+$ channels (TASK-2). NIOK in the presence of $K^+$ channel blockers was inhibited further by TASK inhibitors such as quinidine, bupivacaine, lidocaine, and extracellular acidosis. Furthermore, oxytocin and estrogen inhibited NIOK in pregnant myometrium. When compared to non-pregnant myometrium, pregnant myometrium showed stronger inhibition of NIOK by quinidine and increased immunohistochemical expression of TASK-2. Finally, TASK-2 inhibitors induced strong myometrial contraction even in the presence of L-methionine, a known inhibitor of stretch-activated channels in the longitudinal myometrium of mouse. Activation of TASK-2 channels seems to play an essential role for relaxing uterus during pregnancy and it might be one of the alternatives for preventing preterm delivery.

• 한국수정란이식학회지
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• 제22권3호
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• pp.149-154
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• 2007

임신의 성립 및 유지에 중요한 역할을 하는 자궁내막세포에 $K_{2P}$ 통로의 존재를 확인하기 위하여 본 연구를 수행하였다. $K_{2P}$ 통로는 일반적으로 중추신경계에 풍부하게 존재하면서 세포의 안정막 전압을 유지시킨다. 역전사 중합 효소 중합 반응과 면역 세포 화학 염색 방법을 이용하여 자궁내막세포에 존재하는 $K_{2P}$ 통로를 조사한 결과, TASK-1, TASK-3, TREK-1, TREK-2 및 TRAAK의 발현이 확인되었다. TASK-3와 TREK-1은 핵을 포함한 세포 전역에 발현하였고, TREK-2와 TRAAK은 핵을 제외한 세포 전역에 발현하였다. 그러나 자궁내막염이 있는 자궁내막세포와 정상 자궁내막세포에서 $K_{2P}$ 통로의 발현 변화를 비교한 결과, 두 군간의 mRNA 발현 수준이 변화하지 않았다. 본 연구는 한우의 자궁내막세포에서 $K_{2P}$ 통로의 존재를 처음으로 보고하는데, 이를 통하여 한우의 자궁내막세포에서 확인된 $K_{2P}$ 통로들은 자궁의 생리 작용과 자궁암 등과 같은 여러 자궁 관련 질병에 관여할 가능성이 높을 것으로 생각된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.127-135
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• 2016

Two-pore 도메인 포타슘 채널(two-pore domain $K^+$ channel, K2P channel)은 세포내 pH, 생리 활성 지질, 신경 전달 물질과 같은 생리학적 자극의 표적이며 안정막전압(resting membrane potential)을 설정하는 것으로 알려져 있다. 일부 유형의 K2P 채널들은 세포 사멸 및 종양 형성 등에서 중요한 역할을 한다. K2P 채널 중 TREK2 채널의 길항제는 보고되지 않았다. 본 연구의 목적은 TREK2 채널을 과발현시킨 HEK293 세포(HEKT2)에서 플라보노이드에 의해 TREK2 채널이 억제되는지 그리고 HEKT2 세포의 증식이 플라보노이드에 의해 영향을 받는지 알아보고자 하였다. 전기생리학적 전류는 단일 채널 patch clamp 방법을 사용하여 기록하였고 세포 증식은 XTT 에세이방법을 이용하여 측정하였다. HEKT2 세포에서 전기생리학적 TREK2 채널 활성도는 에피갈로카테킨-3-갈레이트(EGCG) 및 케르세틴과 같은 플라보노이드에 의해 각각 $91.5{\pm}13.1%$(n=5), $82.2{\pm}13.7%$(n=5)까지 억제되었다. 반면, EGCG 유사체인 에피카테킨(EC)는 TREK2 단일 채널 활성도에 현저한 억제 효과는 없었다. 또한 HEKT2 세포에서 세포 증식이 EGCG에 의해 $69.4{\pm}14.0%$(n=4)까지 감소되었음을 확인하였다. 결과로부터 EGCG와 케르세틴이 TREK2 채널 억제제임을 처음으로 확인하였고, EGCG만 HEKT2 세포의 증식을 감소시킨다는 결론을 얻었다. 본 연구의 결과는 EGCG 및 케르세틴이 TREK2 채널을 억제함으로써 막전압의 변화 유도와 세포 증식에 필요한 세포내 신호 변화의 시작을 트리거하는데 일차적으로 작동할 수 있음을 시사한다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제12권5호
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• pp.245-251
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• 2008

Single-channel recordings of TASK-1 and TASK-3, members of two-pore domain $K^+$ channel family, have not yet been reported in dorsal root ganglion (DRG) neurons, even though their mRNA and activity in whole-cell currents have been detected in these neurons. Here, we report single-channel kinetics of the TASK-3-like $K^+$ channel in DRG neurons and up-regulation of TASK-3 mRNA expression in tissues isolated from animals with spinal cord injury (SCI). In DRG neurons, the single-channel conductance of TASK-3-like $K^+$ channel was $33.0{\pm}0.1$ pS at - 60 mV, and TASK-3 activity fell by $65{\pm}5%$ when the extracellular pH was changed from 7.3 to 6.3, indicating that the DRG $K^+$ channel is similar to cloned TASK-3 channel. TASK-3 mRNA and protein levels in brain, spinal cord, and DRG were significantly higher in injured animals than in sham-operated ones. These results indicate that TASK-3 channels are expressed and functional in DRG neurons and the expression level is up-regulated following SCI, and suggest that TASK-3 channel could act as a potential background $K^+$ channel under SCI-induced acidic condition.

• 한국수정란이식학회지
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• 제30권4호
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• pp.277-282
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• 2015

Cryopreservation affects osmotic tolerance and intracellular ion concentration through changes in expression levels of water and ion channels. Control of these changes is important for cell survival after cryopreservation. Relatively little is known about changes in $K^+$ channel expression compared to water channel expression. This study was performed to investigate changes in TASK-2 channel (KCNK5: potassium channel, subfamily K, member 5), a member of two-pore domain $K^+$ channel family, in cryopreserved mouse ovaries. Cryopreservation increased TASK-2 mRNA expression in mouse ovaries. In addition, TASK-2 protein expression was upregulated in vitrified and slowly frozen ovaries. TASK-2 protein was expressed in all area of granulosa cells that surround the oocyte within the follicle, except nucleus. Viability of cells overexpressed with TASK-2 was higher than that of vector-transfected cells. Our results found that TASK-2 expression was increased by cryopreservation and overexpression of TASK-2 decreased cryopreservation-induced cell death. These results suggest that TASK-2 upregulation might reduce cryodamage.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.2660-2667
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• 2011

TREK-1 채널은 two-pore 도메인 포타슘 (K2P) 채널로서 세포내 pH, 세포막의 신전, 불 포화 지방산, 온도, 휘발성 마취제, 신경세포방어물질에 의해 잘 조절된다. TREK-1 채널은 포타슘 이동에 의해 신경세포의 흥분성과 안정막전압을 조절한다. 최근 TREK-1은 전립선 암세포에서도 과발현됨이 확인되었다. 이러한 중요성에도 불구하고, TREK-1 채널에 대한 플라보노이드 효과는 거의 알려지지 않았다. 본 연구의 목적은 전기생리학적 방법 중의 하나인 excised inside-out patch기법을 이용하여 TREK-1 채널을 조절하는 플라보노이드를 탐색하는 것이다. TREK-1 채널이 발현된 CHO 세포에서 단일채널 팻취고정 방법을 이용하여 커큐민 (curcumin), EGCG (epigallocatechin-3-gallate), 퀘르세틴 (quercetin)에 의한 TREK-1 채널의 차단효과를 증명하였다. 퀘르세틴과 커큐민의 차단효과는 가역적으로 회복되었으나 EGCG는 거의 회복되지 않았다. 퀘르세틴, EGCG, 커큐민의 상대적 채널 활성도 (relative channel activity)는 $73{\pm}2.3%$ (n=5), $91{\pm}3.2%$ (n=7), $94{\pm}5.6%$ (n=4)까지 감소하였다. CHO 세포에 발현된 TREK-1 채널에 대한 커큐민, 퀘르세틴, EGCG의 $IC_{50}$는 각각 $1.04{\pm}0.19\;{\mu}M$, $1.13{\pm}0.26\;{\mu}M$, $13.5{\pm}2.20\;{\mu}M$ 이었다. 이러한 결과는 플라보노이드가 TREK-1 채널을 억제하며, 이 조절은 신경계 또는 종양세포에서 플라보노이드의 약리학적 작용 중의 하나임을 제시한다.