烟碱型乙酰胆碱受体脱敏的分子机制

配体门控离子通道在神经元间的快速突触传递过程中起着非常重要的作用。作为配体门控离子通道家族的一个亚家族，半胱氨酸环受体家族现在成为研究热点。神经递质结合这些受体使离子通道打开，但递质长时间结合会使受体进入一种对递质不敏感状态，即脱敏状态。尽管过去发现一些影响离子通道脱敏的因子，但现在还不清楚这些因子是如何相互作用来共同影响离子通道的脱敏度。通过分析最近发表的半胱氨酸环受体结构，根据前人对影响乙酰胆碱受体脱敏决定因子的研究，结合本人在前期相关实验中观察到的有趣现象，本课题首次提出假说- - 门控开关的松紧度（gating tightnes）和偶联力（coupling strength）的相对大小是离子通道脱敏的分子机制。通过本课题，要明确控制通道门控开关松紧度及偶联力的所有氨基酸位点，探索二者相对大小对离子通道脱敏强弱的影响，阐明离子通道脱敏的分子机制，为探索相关神经性疾病的药物靶点提供新思路。

配体门控离子通道在神经元间的快速突触传递过程中起着非常重要的作用。作为配体门控离子通道家族的一个亚家族，半胱氨酸环受体家族现在成为研究热点。神经递质结合这些受体使离子通道打开，但递质长时间结合会使受体进入一种对递质不敏感状态，即脱敏状态。尽管过去发现一些影响离子通道脱敏的因子，但现在还不清楚这些因子是如何相互作用来共同影响离子通道的脱敏度。本项目应用电生理学、分子生物学、荧光素标记以及同位素配体结合等手段，研究影响离子通道脱敏的结构因子是如何相互作用相互影响脱敏的，探索了半胱氨酸环受体脱敏的分子机制。 通过对人烟碱性乙酰胆碱受体（nAchR）alpha7的M2区氨基酸进行亲水性突变，确定控制门控开关的关键氨基酸位点，并且明确他们是怎样影响离子通道的动力学，从而检验我们的假设：通道门控开关的松紧度可以影响脱敏的强弱；在nAchR alpha7的偶联区进行突变，明确在偶联区哪些氨基酸位点控制着偶联力大小，进而是怎样影响到nAchR 的开放时间和脱敏强弱；然后将门控区及偶联区的“单”突变组合到一起做成“双”突变，探索门控松紧度和偶联力的相对平衡对离子通道开放及脱敏强弱的影响规律，从而验证我们的假设：门控松紧度和偶联力的相对大小是控制离子通道开放及脱敏的关键性因素。最后总结实验中的所有数据，我们提出了一个nAChR alpha7离子通道开放模型。在这个模型中nAchR的开放是由门控开关和偶联力共同控制的。当激动剂结合到nAchR结合位点后，通道旋即开放。但如果降低门控开关的松紧度，配体结合口袋就会变得更加紧凑，配体的亲和力会提高，通道的开放就会增强，脱敏减弱，同时电导就会下降。但如果降低胞外端和门控区的偶联力，离子通道直接进入脱敏状态，配体的亲和力会更加提高。研究nAChR 7 离子通道开放及脱敏的分子结构机理，将为探索相关神经性疾病的药物靶点提供新思路。.在该项目执行期间，本课题组已经完成全部计划的研究内容。上述成果已发表SCI论文2篇（其中一篇IF>2），投送出去SCI论文1篇（目前在评审中）；申请相关国家发明专利1项，现处于公报阶段；参加国内外学术交流活动共2次；培养硕士生2名。