KvLQT1

Synonyme: KCNQ1, K_v7.1
Englisch: potassium voltage-gated channel subfamily Q member 1

Definition

KvLQT1 ist ein spannungsaktivierter Kaliumkanal, dessen primäre Untereinheit durch das Gen KCNQ1 kodiert wird. Er wird u.a. von Kardiomyozyten und Neuronen des Innenohrs exprimiert. An Herzmuskelzellen vermittelt KvLQT1 den langsam aktivierenden Kaliumausstrom (I_Ks-Strom), der dazu beiträgt, das Aktionspotential zu beenden und damit die Repolarisation der Zelle einleitet.

Genetik

Das KCNQ1-Gen ist auf Chromosom 11 an Genlokus 11p15.5-p15.4 lokalisiert.

Struktur

KvLQT1 besteht aus 6 Transmembrandomänen S1-S6, zwei intrazellulären Domänen und einer Porenschleife. An einem KvLQT1-Kanal sind 4 KCNQ1-Untereinheiten beteiligt, die den eigentlichen Ionenkanal konstituieren.

KCNQ1 kann Heteromultimere mit den Kaliumkanalproteinen KCNE1 und KCNE3 bilden, und die Kanaleigenschaften dadurch modifizieren. In der Kombination KCNQ1/KCNE1 kommt es zum Beispiel zur Bildung eines Kaliumkanals mit verlangsamter Inaktivierung ("slow delayed potassium rectifier channel").

Funktion

KvLQT1 findet sich u.a. an den Myozyten des Herzens und den Marginalzellen der Stria vascularis. Er dient einem langsamen Kaliumausstrom aus den Zellen.

Am Herzen hat er eine repolarisierende Funktion, d.h. nach einem Aktionspotential wird durch seine Aktivität wieder ein Ruhepotential erreicht. In der Stria vascularis dient der Kanal wahrscheinlich der Aufrechterhaltung einer hohen Kaliumkonzentration in der Endolymphe.

KvLQT1 ist essentiell für die Sympathikus-unabhängige und Sympathikus-abhängige Frequenzadaptation des Herzens.

Sympathikus-unabhängige Frequenzadaptation

Der Mechanismus der Sympathikus-unabhängigen Frequenzadaptation beruht auf der langsamen Inaktivierung des KvLQT1-Kanals. Bei hohen Herzfrequenzen kommt es zu einer Akkumulation von offenen KvLQT1-Kanälen und somit zu einem vermehrten I_Ks-Strom. Durch den erhöhten Kaliumausstrom erfolgt die Repolarisation des Membranpotentials schneller und die spannungsabhängigen Natriumkanäle sind schneller wieder erregbar.

Sympathikus-abhängige Frequenzadaptation

Bei der Sympathikus-abhängigen Frequenzadaptation wird KvLQT1 durch den Sympathikotonus reguliert. Nach Bindung von Adrenalin an β₁-Adrenozeptoren des Herzens und folgender Erhöhung der intrazellulären cAMP-Konzentration wird die Proteinkinase A aktiviert. Diese phosphoryliert dann KvLQT1, was die Öffnungswahrscheinlichkeit des Kanalproteins erhöht.

Klinik

Bei einem genetischen Defekt von KvLQT1 kommt es zum sogenannten Jervell-Lange-Nielsen-Syndrom. Es geht mit Schwerhörigkeit, einem Long-QT-Syndrom und Herzrhythmusstörungen einher.