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钙激活氯通道(CaCCs)广泛的分布于脊椎和非脊椎动物的各种组织中,因其可以被细胞内部钙离子所激活而得名,所介导的电流称为钙激活氯电流。CaCCs参与了多种生理过程,包括跨上皮细胞分泌、神经元兴奋、平滑肌收缩和爪蟾卵母细胞受精过程等。2008 年末,相继有三个实验室发现 TMEM16A(亦称 ANO1)是 CaCCs的分子基础,这使得进一步研究CaCCs在生理学、药理学和病理学方面的作用机制成为可能。
目前对CaCCs研究主要的困难在于缺乏对CaCCs/TMEM16A显示特异性调节作用的物质,特别是小分子物质。另一方面, CaCCs 通道功能异常会诱发多种疾病,如:囊性纤维化、干燥综合症、胃肠功能紊乱、高血压、哮喘和某些癌症,而治愈或缓解这些症状就需要特异性的开放剂或抑制剂,所以CaCCs/TMEM16A也已经成为治疗上述疾病潜在的药物靶点。本论文旨在采用膜片钳和激光共聚焦荧光显微成像技术筛选特异性作用于CaCCs/TMEM16A通道的天然小分子化合物,主要研究内容如下:
(1)在本研究组前期工作的基础上,本文采用膜片钳全细胞、内面向外两种模式和荧光显微成像技术,深入系统的研究了壳寡糖对于TMEM16A离子通道的激活作用,并比较壳寡糖个单体(DP2-DP6)对通道激活作用的差异。实验结果确认了壳寡糖对通道活性的激活作用,并初步探索了该激活作用的作用机制。
(2)首次利用壳寡糖作为 TMEM16A 通道开放剂,对高通量药物筛选的实验方法加以改进,减小了多次转染对细胞造成的伤害,简化了实验流程,并使之适用于激光共聚焦显微镜实验,并与文献报道的实验现象进行对比。实验结果确认了本论文对于实验方法改进的合理性和可行性。
(3)首次利用改进的筛选方法对本文初步确定的几种中药小分子化合物进行筛选,包括柴胡皂苷 d、肉桂酸、葛根素、甜菜碱、甘草次酸。筛选实验结果发现其中的甜菜碱对TMEM16A通道有抑制作用,进一步的膜片钳实验结果表明,甜菜碱是通过稳定TMEM16A关闭构象抑制其活性的。