Long Qt.docx

Key points Mutations in the caveolae scaffolding protein, caveolin‐3 (Cav3), have been linked to the long QT type 9 inherited arrhythmia syndrome (LQT9), and the cause of underlying action potential duration prolongation is incompletely understood. Here, we show that LQT9 Cav3 mutations, F97C and S141R, cause mutation‐ specific gain of function effects on Cav1.2‐encoded L‐type Ca2+ channels responsible for ICa,L and cause loss of function effects on heterologously expressed Kv4.2 and Kv4.3 channels responsible for Ito. A computational model of the human ventricular myocyte action potential suggests that the major ionic current change causing APD prolongation in the presence of Cav3‐F97C is the slowly inactivating ICa,L, but for Cav3‐S141R, both increased ICa,L and increased late Na+ current contribute equally to APD prolongation. Overall, the LQT9 Cav3‐F97C and ‐S141R mutations differentially impact multiple ionic currents highlighting the complexity of Cav3 regulation of cardiac excitability and suggesting mutation‐specific therapeutic approaches. Abstract Mutations in the CAV3 gene encoding caveolin‐3 (Cav3), a scaffolding protein integral to caveolae in cardiomyocytes, have been associated with the congenital long‐QT syndrome (LQT9). Initial studies demonstrated that LQT9‐associated Cav3 mutations, F97C and S141R, increase late sodium current as a potential mechanism to prolong action potential duration (APD) and cause LQT9. Whether these Cav3 LQT9 mutations impact other caveolae related ion channels remains unknown. We used the whole‐cell patch clamp technique to characterize the effect of Cav3‐F97C and Cav3‐S141R mutations on heterologously expressed Cav1.2+Cavβ2cN4 channels as well as Kv4.2 and Kv4.3 channels in HEK 293 cells. Expression of Cav3‐S141R increased ICa,L density without changes in gating properties, but expression of Cav3‐F97C reduced Ca2+‐dependent inactivation of ICa,L without changing current density. The Cav3‐F97C mutation reduced current density and altered the kinetics of IKv4.2 and IKv4.3 as well as slowed recovery from inactivation. Cav3‐S141R decreased current density, slowed activation kinetics and recovery from inactivation of IKv4.2 but had no effect on

IKv4.3. Using the O'Hara‐Rudy computational model of the human ventricular myocyte action potential, the Cav3 mutation‐induced changes in Ito are predicted to have negligible effect on APD, while blunted Ca2+‐dependent inactivation of ICa,L by Cav3‐F97C is predicted to be primarily responsible for APD prolongation, but increased ICa,L and late INa by Cav3‐S141R contribute equally to APD prolongation. Thus, LQT9 Cav3‐associated mutations, F97C and S141R, produce mutation‐specific changes in multiple ionic currents leading to different primary causes of APD prolongation, which suggests mutation‐specific therapeutic approaches in the future.

Functional Effects of Mutations in KvLQT1 that Cause Long QT Syndrome Mutations in KvLQT1. Introduction: The long QT syndrome (LQT) is caused by mutations in genes encoding ion channels that modulate the duration of ventricular action potentials. One of these genes, KVLQT1, encodes an α subunit that coassembles with another subunit, hminK, to form the cardiac slow delayed rectifier (IKs) K+ channel. Methods and Results: The functional effects of seven mutations in KVLQT1 were assessed using two‐microelectrode voltage clamp and the Xenopus oocyte expression system. Most mutations in KVLQT1 caused loss of function when expressed alone. Oocytes were also injected with equal amounts of wild‐type (WT) KVLQT1 and mutant KVLQT1 cRNA (with or without coinjection of hminK) and the resulting currents compared to currents induced by WT KvLQT1 alone. A341V, RI90Q, or G189R KVLQT1 subunits did not affect expression of WT KvLQT1. The other mutations in KVLQT1 caused a variable degree of dominant‐ negative suppression of IKs. The order of potency for this effect was G345E > G306R = V254M > A341E. Conclusions: LQTl‐associated mutations in KVLQT1 caused a spectrum of dysfunction in IKs and KvLQT1 channels. The degree of IKs dysfunction did not correlate with the QTc interval or the presence of symptoms in the respective gene carriers. In contrast to previous reports, we found that loss of function mutations are not exclusive to recessiveiy inherited LQT.

Long QT Syndrome HERG Channel Dysfunction in LQT2. LQT2 is one form of the congenital long QT syndrome, It results from mutations in the human ether‐a‐go‐go‐related gene (HERG), and more than 80 mutations, usually causing single amino acid substitutions in the HERG protein, are known, HFRG encodes the ion channel pore‐forming subunit protein for the rapidly activating delayed rectifier K+ channel (IKr) in the heart. This review summarizes current findings about mutations causing LQT2, the mechanisms by which mutations may cause the clinical phenotype of a reduction in IKr and a prolonged QT interval, and how this may be involved in the generation of ventricular arrhythmias.

საკვანძო აღმოჩენები მუტაციები კავეოლის საყრდენი ცილის, კავეოლინ-3-ის სტრუქტურაში უკავშირდება გახანგრძლივებული QT (LQT9) თანდაყოლილი არითმიის სინდრომს. მიზეზი, რომელიც საფუძვლად უდევს ამ მოვლენას და მისი გამომწვევი მექანიზმი, პოტენცია, ხანგრძლივობა სრულად არ არის ახსნილი/გაგებული. აქ ჩვენ ვაჩვენებთ, რომ LQT9 Cav4 მუტაციები, F97C და S141R იწვევს ფუნქციური ეფექტების მუტაციურსპეციფიურ გაძლიერებას ? Cav1.2-თ კოდირებულ L ტიპის Ca2+ არხებზე, რომლებიც პასუხისმგებელია ICaL-ზე და იწვევს ფუნქციური ეფექტების დაკარგვას ჰეტეროლოგიურად გამოხატულ Kv4.2 და Kv4.3 არხებზე რომლებიც Ito-ზეა პასუხისმგებელი. ადამიანის ვენტრიკულური მიოციტური action მოქმედების ? პოტენციალის გამოთვლითი მოდელი მიუთითებს, რომ ძირითადი იონური დინების (თუ ნაკადის)? ცვლილება რომელიც იწვევს APD გახანრძლივებას Cav3-F97C-ს არსებობისას ნელნელა უკეთებს ინაქტივაციას ICaL-ს, მაგრამ Cav3-S141R-ისთვის, როგორც გაზრდილი ICaL, ასევე გაზრდილი დაგვიანებული (თუ ნარჩენი) ? Na+ დინება/ნაკადი ? ასევე ხელს უწყობს APD გახანგრძლივებას. საერთო ჯამში, LQT9 Cav3-F97C და S141R მუტაციები სხვადასხვანაირად ახდენს გავლენას სხვადასხვა/რამდენიმე იონურ დინებაზე/ნაკადებზე, რაც მიუთითებს კარდიალური

აღგზნებადობის Cav3 რეგულაციის კომპლექსურობაზე და აქედან გამომდინარე მუტაციურ-სპეციფიური თერაპევტული მიდგომების შესაძლებლობაზე. აბსტრაქტი კარდიომიოციტებში კავეოლების საყრდენი პროტეინის კავეოლინ-3-ის მაკოდირებელი CAV3 გენის მუტაციები ასოცირდება გახანგრძლივებულ QT სინდრომთან. წინა კვლევებმა აჩვენა, რომ LQT9-ასოცირებული Cav მუტაციები, F97C და S141R ზრდის late (ნარჩენი, თუ დაგვიანებული)? სოდიუმის დინებას/ნაკადს და პოტენციური მექანიზმია APD-სთვის, რაც იწვევს LQT9-ს. ახდენს თუ არა ეს Cav3 LQT9 მუტაციები გავლენას იონურ არხებთან დაკავშირებულ სხვა კავეოლებზე, ჯერჯერობით უცნობია. ჩვენ გამოვიყენეთ მთლიანი უჯრედის patch clamp ? ტექნიკა Cav3-F97C და Cav3-S141R mutaciebis ეფექტის შესასწავლად ჰეტეროლოგიურად ექსპრესირებულ Cav1.2+Cavβ2cN4 არხებზე და ასევე Kv4.2 and Kv4.3 არხებზე HEK 293 უჯრედებში. Cav3-S141R-ის ექსპრესიამ გაზარდა ICaL სიმკვრივე ჭიშკრის (წარმოდგენა არა მაქვს, ეს რა არის) თვისებების (gating properties) შეუცვლელად, მაგრამ Cav3-F97C-ს ექსპრესიამ შეამცირა ICaL-ის Ca2+-დამოკიდებული ინაქტივაცია ნაკადის/დინების სიმკვრივის შეუცვლელად. Cav3-F97C-ს მუტაციამ შეამცირა ნაკადის/დინების სიმკვრივე და შეცვალა IKv4.2 და IKv4.3-ს კინეტიკა, ასევე ინაქტივაციიდან გამოსვლის პროცესი შეანელა. Cav3-S141R-მა შეამცირა ნაკადის/დინების სიმკვრივე, შეანელა აქტივაციის კინეტიკა და IKv4.2-ის ინაქტივაციიდან აღდგენა, მაგრამ არ მოუხდენია გავლენა IKv4.3-ზე. ოჰარა-რუდის ადამიანის ვენტრიკულური მიოციტის მოქმედების პოტენციალის გამოთვლითი მოდელის გამოყენებისას, Cav3 მუტაციით ინდუცირებულ ცვლილებებს ito-ში უმნიშვნელო ეფექტი აქვს APD-ზე, მაშინ როდესაც ICaL-ის Cav3-F97C-თ Ca2+დამოკიდებული (blunted) მკვეთრი? ინაქტივაცია ძირითადი ფაქტორი უნდა იყოს APD გახანგრძლივებისთვის, მაგრამ გაზრდილი ICaL და გვიანი (ნარჩენი) Ina Cav3S141R-ით ასევე იწვევს APD გახანგრძლივებას. დასკვნის სახით, LQT9 Cav3ასოცირებული მუტაციები, F97C და S141R, იწვევს მუტაცია-სპეციფიურ ცვლილებებს სხვადასხვა იონურ დინებებში (ნაკადებში), რასაც მივყავართ APD გახანგრძლივების სხვადასხვა ძირითად მიზეზებთან, რაც მომავალში მუტაციურ-სპეციფიური თერაპიული მიდგომების გამოყენების საშუალებას იძლევა.

KvLQT1-ში მუტაციების ფუნქციონალური ეფექტები, რომლებიც იწვევს გახანგრძლივებულ QT სინდრომს მუტაციები KvLQT1-ში. შესავალი: LQT გამოწვეულია მუტაციებით იმ იონური არხების მაკოდირებელ გენებში, რომლებიც ვენტრიკულური მოქმედების პოტენციის ხანგრძლივობის მოდულაციას ახორციელებს. ერთერთი ამ გენთაგანი KVLQT1, აკოდირებს ალფა სუბერთეულს ? რომელიც უკავშირდება მეორე სუბერთეულს, hminK, და წარმოქმნის კარდიალურ slow delayed rectifier K+ channel ? არ ვიცი, ეს როგორ ვთარგმნო. მეთოდები და

შედეგები: KVLQT1-ში შვიდი მუტაციის ფუნქციონალური ეფექტები შეფასებულ იქნა ორ-მიკროელექტროდიანი ვოლტაჟის დამჭერით (?) და Xenopus ოოციტის ექსპრესიის სისტემით. KVLQT1-ში მუტაციების უმრავლესობა იწვევდა ფუნქციის დაკარგვას, როდესაც ექსპრესია მარტო ხდებოდა. დამატებით, ოოციტების ინექცია ხდებოდა თანაბარი რაოდენობის გარეული ტიპის WT KVLQT1 და მუტანტი KVLQT1 cRNA-თ (hminK-ის კო-ინექციით ან მის გარეშე) და მიღებული ნაკადების შედარება ხდებოდა ნაკადებთან, რომლებიც მიიღებოდა მხოლოდ KVLQT1-ით. A341V, RI90Q, ან G189R KVLQT1 სუბერთეულები გავლენას არ ახდენდნენ WT KVLQT1-ს ექსპრესიაზე. KVLQT1-ში სხვა მუტაციები იწვევს Iks-ის დომინანტ-ნეგატიურ სუპრესიას. პოტენციის ? თანმიმდევრობა ამ ეფექტისთვის იყო G345E>G306R=V254M>A341E. დასკვნა: LQT1-ასოცირებული მუტაციები KVLQT1-ში იწვევს დისფუნქციების სპეტრს IKS და KVLQT1 არხებში. IKS-ის დისფუნქციის ხარისხი არ არის კორელაციაში QTc ინტერვალთან ან შესაბამისი გენების მატარებლებში სიმპტომების არსებობასთან. წინა რეპორტებისგან განსხვავებით ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ფუნქციონალური მუტაციების დაკარგვა არ არის ექსკლუზიური რეცესიულად მიღებული LQT-სთვის.

გახანგრძლივების QT სინდრომი

HERG არხის დისფუნქცია LQT2-ში. LQT2 მემკვიდრეობითი გახანგრძლივების QT სინდრომის ერთ-ერთი ფორმაა. ის გამოწვეულია მუტაციებით ადამიანის ether-a-gogorelated გენში (HERG) და ცნობილია 80-ზე მეტი მუტაცია, რომლებიც ჩვეულებრივ იწვევენ ცალკეული (ერთი) ამინომჟავის ჩანაცვლებას HERG ცილაში. HERG აკოდირებს იონური არხის ფორების წარმომქმნელ სუბერთეულ ცილას გულში K+ არხის დაგვიანებული rectifier-ის სწრაფი აქტივაციისთვის ??? ვერაფერი ვერ გავიგე. ეს მიმოხილვა აჯამებს ახალ აღმოჩენებს LQT2-ის გამომწვევი მუტაციების შესახებ, მექანიზმებს, რომლითაც მუტაციებმა შეიძლება გამოიწვიონ Ikr-ის შემცირების კლინიკური ფენოტიპი და გახანგრძლივებული QT ინტერვალი, და როგორ შეიძლება ეს იყოს დაკავშირებული ვენტრიკულური არითმიების წარმოქმნასთან.