大电导、Ca2+激活的K+通道（即BK通道）广泛分布在哺乳动物的平滑肌、骨骼肌、血管、脑、胰腺、膀胱等器官和组织,在神经递质释放、激素分泌、肌肉收缩、血流等许多生命活动中发挥着重要的生理作用。研究表明,BK通道不仅受到多个辅助性亚基的调控,还可以与其他通道蛋白尤其是钙离子通道形成功能性复合体,这是BK通道在不同组织中功能多样性的物质基础。本文通过分子生物学、电生理技术、免疫共沉淀、免疫荧光、光敏定位荧光成像等手段,详细研究了 BK通道与TRPV1通道功能耦合的作用机理,并对BK通道与Cav3.2通道结构耦合的功能特性进行了深入剖析,在此基础上研究了 BK通道和Cav3.2通道在细胞膜上的单分子定位和相对空间分布。TRPV1通道是一种非选择性的阳离子通道,其中对Ca2+离子的通透性最强。我们的研究表明,用辣椒素、热等刺激激活TRPV1通道,可以引起Ca2+离子大量内流,在0 mV的条件下就可以激活BK通道,并且这种激活不依赖于细胞内的钙库释放。BK通道附近的局部钙离子浓度大于10 μM,它们之间的相互作用可以被10 mM的BAPTA所抑制,而5mM的EGTA却对它们的功能耦合没有任何影响。另外,免疫荧光和免疫共沉淀实验表明,BK通道与TRPV1通道可以在结构上耦合,形成一个TRPV1-BK通道复合物,这种蛋白复合物存在于大鼠背根神经节细胞,在调节周围神经系统的痛觉信号通路中具有重要的生理作用。Cav3.2通道是低电压激活的钙离子通道的一员,细胞膜轻微的去极化就可以使它激活。电生理研究表明,在-60 mV时Cav3.2通道就会开放,通过它的内向Ca2+离子可以激活BK通道,在-30 mV时通道的开放几率达到最大。免疫共沉淀实验进一步证实,BK通道与T型Cav3.2通道具有结构上的直接耦合,形成Cav3.2-BK蛋白复合物。不过,这种蛋白质复合物对通道本身的动力学特性并没有影响。另外,我们利用BK电流的失活时间常数估计BK通道附近的Ca2+离子浓度只有1 μM。为了进一步了解BK通道与其耦合蛋白之间的确切距离,我们用光敏定位荧光成像技术（PALM）定位了 BK通道和Cav3.2通道的单分子,试图了解它们之间的相对空间分布。.结果表明BK通道和Cav3.2通道在细胞膜上形成不规则的蛋白簇,每个蛋白簇由许多单个蛋白分子组成,另外,虽然BK通道和Cav3.2通道在空间上距离很近,但是它们并没有完全共定位。这将在分子水平上揭示通道蛋白之间功能耦合的结构基础,为以后研究大分子蛋白质间的相互作用机制提供很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。