Inactivation of the β4 subunit of the calcium channel in the mouse neurological mutant lethargic results in a complex neurological disorder that includes absence epilepsy and ataxia. To determine the role of the calcium-channel β4-subunit gene CACNB4 on chromosome 2q22-23 in related human disorders, we screened for mutations in small pedigrees with familial epilepsy and ataxia. The premature-termination mutation R482X was identified in a patient with juvenile myoclonic epilepsy. The R482X protein lacks the 38 C-terminal amino acids containing part of an interaction domain for the α1 subunit. The missense mutation C104F was identified both in a German family with generalized epilepsy and praxis-induced seizures and in a French Canadian family with episodic ataxia. These coding mutations were not detected in 255 unaffected control individuals (510 chromosomes), and they may be considered candidate disease mutations. The results of functional tests of the truncated protein R482X in Xenopus laevis oocytes demonstrated a small decrease in the fast time constant for inactivation of the cotransfected α1 subunit. Further studies will be required to evaluate the in vivo consequences of these mutations. We also describe eight noncoding single-nucleotide substitutions, two of which are present at polymorphic frequency, and a previously unrecognized first intron of CACNB4 that interrupts exon 1 at codon 21. Inactivation of the β4 subunit of the calcium channel in the mouse neurological mutant lethargic results in a complex neurological disorder that includes absence epilepsy and ataxia. To determine the role of the calcium-channel β4-subunit gene CACNB4 on chromosome 2q22-23 in related human disorders, we screened for mutations in small pedigrees with familial epilepsy and ataxia. The premature-termination mutation R482X was identified in a patient with juvenile myoclonic epilepsy. The R482X protein lacks the 38 C-terminal amino acids containing part of an interaction domain for the α1 subunit. The missense mutation C104F was identified both in a German family with generalized epilepsy and praxis-induced seizures and in a French Canadian family with episodic ataxia. These coding mutations were not detected in 255 unaffected control individuals (510 chromosomes), and they may be considered candidate disease mutations. The results of functional tests of the truncated protein R482X in Xenopus laevis oocytes demonstrated a small decrease in the fast time constant for inactivation of the cotransfected α1 subunit. Further studies will be required to evaluate the in vivo consequences of these mutations. We also describe eight noncoding single-nucleotide substitutions, two of which are present at polymorphic frequency, and a previously unrecognized first intron of CACNB4 that interrupts exon 1 at codon 21.

Autosomal-dominant polycystic kidney disease, the most frequent monogenic cause of kidney failure, is induced by mutations in the PKD1 or PKD2 genes, encoding polycystins TRPP1 and TRPP2, respectively. Polycystins are proposed to form a flow-sensitive ion channel complex in the primary cilium of both epithelial and endothelial cells. However, how polycystins contribute to cellular mechanosensitivity remains obscure. Here, we show that TRPP2 inhibits stretch-activated ion channels (SACs). This specific effect is reversed by coexpression with TRPP1, indicating that the TRPP1/TRPP2 ratio regulates pressure sensing. Moreover, deletion of TRPP1 in smooth muscle cells reduces SAC activity and the arterial myogenic tone. Inversely, depletion of TRPP2 in TRPP1-deficient arteries rescues both SAC opening and the myogenic response. Finally, we show that TRPP2 interacts with filamin A and demonstrate that this actin crosslinking protein is critical for SAC regulation. This work uncovers a role for polycystins in regulating pressure sensing.

Abstract Two-pore domain (K 2P ) potassium channels are active as dimers. They produce inhibitory currents regulated by a variety of stimuli. Among them, TALK1, TALK2 and TASK2 form a subfamily of structurally related K 2P channels stimulated by extracellular alkalosis. The human genes encoding them are clustered on chromosomal region 6p21. They are expressed in different tissues including the pancreas. By analyzing single cell transcriptomic data, we show that these channels are co-expressed in insulin-secreting pancreatic β cells. By different approaches we show that they form functional heterodimers. Heteromerization of TALK2 with TALK1 or with TASK2 endorses TALK2 with sensitivity to extracellular alkalosis in the physiological range. The association of TASK2 with TALK1 and TALK2 increases their unitary conductance. These results provide a new example of heteromerization in the K 2P channel family expanding the range of their potential physiological and pathophysiological roles.

Abstract At neutral pH, the TWIK1 channel is highly selective for K + . When exposed to acidification, it becomes permeable to Na + . This change occurs within minutes and is reversible. By combining pKa calculations, molecular dynamics (MD) simulations, mutagenesis and electrophysiology, we identified a network of residues involved in this unique property. MD simulations captured crucial features associated with channel gating and previously observed by cryogenic electron microscopy (cryo-EM) at pH7.4 and pH5, such as the pH-dependent orientation of the lateral side chain of the proton sensor His122 and the elongation of the entire pore structure upon acidification. Between the closed and open states of TWIK1 observed by cryo-EM, MD simulations show that the channel undergoes additional conformational changes between pH 7.5 to 6 that involves the His122, Glu235, Lys246 and Phe109 residues. A complex network of interactions surrounding the selectivity filter at high pH transforms into a simple set of stronger interactions at low pH. In particular, His122 protonated by acidification moves away from Lys246 and engages in a salt bridge with Glu235. In addition, stacking interactions between Phe109 and His122, which stabilize the selectivity filter in its K + -selective state at high pH, disappear upon acidification. This causes dissociation of the Phe109 aromatic side chain from this network, ultimately leading to the Na + -permeable conformation of the channel.