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门控机制和通透性研究是离子通道研究领域的核心课题。本文将分子生物学、电生理学实验方法与分子动力学等理论方法相结合,围绕钙激活氯离子通道(CaCCs/TMEM16A)的门控机制以及四乙胺离子(TEA+)对于KCNQ钾离子通道通透性抑制作用的问题开展研究工作,并取得了一些有益的结果,其主要创新点为: 1、首次提出CaCCs通道在细胞膜内侧自由钙离子浓度和膜电位双重因素影响下的门控机制理论模型,并以精确控制膜内侧钙浓度的内面向外膜片钳实验进行验证,发现理论结果与实验结果吻合良好。这表明所建模型能较为真实地反映CaCCs通道门控机制的本质属性。 2、对CaCCs通道的激活特性在全细胞和内面向外模式下进行实验,并比较结果,提出CaCCs通道的门控方式可存在直接激活和间接激活两种类型:直接激活为不完全激活状态,只需钙离子的直接作用,呈外向整流特性;而间接激活可达到完全激活状态,包含除钙离子以外胞内其它组分的作用,整流特性呈线性。 3、首次实验发现寡糖A可为一种新的TMEM16A通道激活剂。 4、采用同源模建和分子动力学方法构建KCNQ2/3杂合体通道的开放态与关闭态三维结构,并将TEA+分别与以上两种状态下的结构进行分子对接,结合实验方法研究胞外TEA+对KCNQ2/3通道通透性的抑制作用。理论模拟结果表明,TEA+与该通道选择性过滤器外口处氨基酸之间的氢键、盐键及阳离子-π相互作用等静电作用是其产生胞外抑制作用的根本原因。实验结果也证实了胞外TEA+对于KCNQ2/3通道的抑制作用,且呈浓度依赖性。