ATP感受性カリウムチャネル
KATP遺伝子ファミリーのメンバーとして、4つの遺伝子が同定されている。ABCC8(SUR1)とKCNJ11(Kir6.2)遺伝子は11番染色体(英語版)p15.1に位置し、ABCC9(SUR2A、B)とKCNJ8(Kir6.1)遺伝子は12番染色体(英語版)p12.1に位置する。SUR2AとSUR2Bは選択的スプライシングによる産物である。
これらの遺伝子の転写の変化、すなわちKATPチャネルの産生の変化は、代謝環境の変化と直接関係している。例えば、グルコース濃度が高い時にはKCNJ11のmRNAレベルの大幅な低下が誘導され、グルコース濃度が低い時にはその逆となる。同じように、ラットの左心室の心筋では60分の虚血後24時間から72時の再灌流によってKir6.2の遺伝子の転写が増大する。
低酸素や虚血に対する細胞のKATPの応答に関しては次のような機構が提唱されている。細胞内の酸素レベルの低下は、ミトコンドリアのTCA回路を減速させることで代謝速度を低下させる。効率的に電子伝達を行うことができないため、細胞内のNAD+/NADH比は低下し、PI3キナーゼや細胞外シグナル調節キナーゼが活性化される。その結果、c-Jun(英語版)の転写がアップレギュレーションされ、SUR2の遺伝子のプロモーターに結合するタンパク質が合成される。
細胞の酸化ストレスとKATPの産生の増加との関係が持つ重要な意味の1つは、全体的なカリウム輸送機能がこれらのチャネルの膜濃度と正比例するという点である。糖尿病の場合、KATPチャネルが正常に機能しないため、細胞は不利な酸化的条件に適応できず、軽度の心筋虚血や低酸素に対して顕著に感受性となる。
KATPチャネルは野間昭典のグループによって心筋細胞で最初に同定された。彼らはインスリンの分泌を制御する膵臓でもこのチャネルを発見したが、実際に細胞膜に広く分布している。sarcKATPは8つのタンパク質サブユニットからなる八量体である。これらのうちの4つは内向き整流カリウムチャネル(英語版)ファミリーKir6.x(Kir6.1(英語版)またはKir6.2(英語版)のいずれか)であり、他の4つはスルホニルウレア受容体(SUR1(英語版)、SUR2A(英語版)、SUR2B)である。Kirサブユニットには2つの膜貫通領域が存在し、チャネルのポアを形成している。SURサブユニットにはさらに3つの膜貫通ドメインが存在し、細胞質側に2つのヌクレオチド結合ドメインを持つ。これらはヌクレオチドを介したカリウムチャネルの調節を可能にし、代謝状態のセンサーとしての役割に重要である。