mitoKATP是心脏和其他器官细胞内线粒体中的一种钾离子通道，而且已知它能够防止因心脏病或中风发作而产生的组织伤害。它非常稀有，因而一些科学家甚至怀疑它的存在，而很多其他科学家放弃寻找它的分子结构。如今，来自美国约翰霍普金斯大学的一个研究小组确定出这种蛋白的结构组成。更为重要的是，这种新发现的离子通道强烈地改善心脏细胞的存活，从而表明它发挥着一种不可或缺的拯救生命的作用。相关研究结果于2012年7月17日在线发表在Circulation Research期刊上。
在这项研究中，研究人员成功地阐明和鉴定出mitoKATP。这种离子通道在以下几方面中发挥着至关重要的作用：心脏能够保护自己免受血液流动不足而造成的伤害；加速心脏从心脏病发作中恢复过来；阻止细胞死亡和瘢痕组织形成。令人意外的是，mitoKATP的蛋白结构与另一种位于肾脏内数量更加丰富的和更为人知的钾离子通道ROMK相匹配。
鉴于其他科学家们一直不能在其他已知的心脏钾离子通道和线体力蛋白中找出mitoKATP，因此约翰霍普金斯大学研究人员扩大搜索新的可能未知的心脏线粒体蛋白。研究人员将母牛心脏作为研究对象，利用质谱分析法鉴定出2000万个特征性的肽片段，这些肽片段共产生900多个潜在的线粒体蛋白，然而它们当中只有一个蛋白，即ROMK，最有可能能够作为mitoKATP的候选物。令人惊奇的是，这种候选物是在肾脏中发现的一种离子通道，但是之前从没有在线粒体中检测到过。
为此，论文共同第一作者D. Brian Foster博士和Alice S. Ho博士开展一系列实验来确定线粒体中的ROMK蛋白版本(mitochondrial version of ROMK, mitoROMK)是否确实是mitoKATP的一个关键性组分和是否拥有类似心脏保护性质。利用体外培养的源自心脏中的细胞，她证实ROMK确实定位到线粒体。接着，Ho博士通过监控线粒体对铊---它的大小和电荷与钾相类似---的摄取来进行mitoROMK活性检测。在mitoROMK缺失的细胞中，铊摄取量下降70%以上。
研究人员还利用一种已知能够阻断ROMK的蜂蜜毒素，即Tertiapin Q，来进行实验。论文共同作者Keith Garlid博士和他的研究团队采用一种经典的方法来检测mitoKATP，结果表明利用Tertiapin Q处理线粒体能够强烈地抑制钾离子依赖的线粒体肿胀(mitochondrial swelling)。利用铊检测，他们还发现这种蜂蜜毒素也抑制mitoKATP活性。
最后的一系列实验证实了mitoROMK在细胞中的保护性作用：水平增加的mitoROMK导致大鼠心脏细胞接触到高水平的叔丁基过氧化氢(tert-butyl hydroperoxide)之后存活能力增加和产生更加少的伤害。更者，mitoROMK缺失的心脏细胞接受相同处理之后，则产生更高的死亡率。
论文通讯作者说，这项研究有助于破解心脏保护性的mitoKATP通道的孔结构。人们还需要开展更多的研究以便充分地理解在动物和人体内，mitoROMK在防止心脏病发作期间产生的细胞损伤和死亡中所起的作用。然而，由于mitoROMK在诸如大脑和肝脏之类的器官中也表达，所以这项研究提供一种新的策略来开发出靶向线粒体的方法，同时也有助于人们开发出更为强效和特异性的药物来激活mitoKATP。(生物谷：Bioon.com)
本文编译自20-year quest ends as scientists pin down structure of elusive, heart-protective protein
doi: 10.1161/CIRCRESAHA.112.266445
PMC:
PMID:
The Mitochondrial ROMK Channel is a Molecular Component of MitoKATP
D. Brian Foster1, Alice S. Ho1, Jasma Rucker1, Anders O. Garlid2, Ling Chen1, Agnieszka Sidor1, Keith D. Garlid2 and Brian O'Rourke
Rationale: Activation of the mitochondrial ATP-sensitive potassium channel (mitoKATP) has been implicated in the mechanism of cardiac ischemic preconditioning, yet its molecular composition is unknown. Objective: To use an unbiased proteomic analysis of the mitochondrial inner membrane to identify the mitochondrial K+ channel underlying mitoKATP. Methods and Results: Mass spectrometric analysis was used to identify KCNJ1(ROMK) in purified bovine heart mitochondrial inner membrane and confirmed that ROMK mRNA is present in neonatal rat ventricular myocytes and adult hearts. ROMK2, a short form of the channel, is shown to contain an N-terminal mitochondrial targeting signal and a full length epitope-tagged ROMK2 colocalizes with mitochondrial ATP synthase β. The high-affinity ROMK toxin, tertiapin Q, inhibits mitoKATP activity in isolated mitochondria and in digitonin-permeabilized cells. Moreover, shRNA-mediated knockdown of ROMK inhibits the ATP-sensitive, diazoxide activated, component of mitochondrial thallium uptake. Finally, the heart-derived cell line, H9C2, is protected from cell death stimuli by stable ROMK2 overexpression, while knockdown of the native ROMK exacerbates cell death. Conclusions: The findings support ROMK as the pore-forming subunit of the cytoprotective mitoKATP channel.
