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Title: 新型钠通道调制剂BmK αIV的基因克隆、表达及功能研究
Author: 柴志芳
Degree Level: 博士
Issued Date: 2006-06-22
Degree Grantor: 中国科学院上海生命科学研究院
Place of Degree Grantor: 上海生命科学研究院
Supervisor: 吉永华
Keyword: BmK αIV ; 蝎神经毒素 ; 基因克隆 ; 重组表达 ; 电压门控钠通道 ; 惊厥发作 ; 突触体 ; 谷氨酸释放 ; 自发放电 ; 离子成像
Major: 神经生物学
Abstract: 本论文工作主要利用基因工程方法克隆和表达了一个新型肽类钠通道调制剂BmK αIV,采用电生理学、药理学、毒理学、病理学和行为学方法系统研究了BmK αIV与钠通道相互作用的分子结构与功能基础以及其可能的生物进化地位,同时探讨了其诱发大鼠癫痫发作的分子和细胞机制。 1.新型肽类钠通道调制剂BmK αIV的克隆、表达及药理功能鉴定 本研究从东亚钳蝎毒腺基因组中首次克隆到一新型长链蝎神经毒素基因,命名为BmK αIV,并成功地实现了其在大肠杆菌中的功能性表达。BmK αIV基因全长898bp,由两个外显子和插于二者中间的一503bp内含子组成,编码66个氨基酸残基的成熟多肽。毒理学结果显示,BmK αIV 对哺乳动物和昆虫均有一定毒性作用。药理结合结果显示,BmK αIV既可与大鼠大脑皮层突触体膜结合,亦可与蟑螂腹神经索神经膜结合。BmK αIV与这两种膜的结合可以被经典α毒素AaH II、类β毒素BmK AS、抑制型昆虫毒素BmK IT2以及过渡型毒素BmK abT所抑制,但不能被类α毒素BmK I所抑制。电压钳结果显示,BmK αIV可显著增加表达于爪蟾卵母细胞的rNav1.2峰钠电流,并延长rNav1.2钠电流失活化相。序列比对和模建分析结果显示,BmK αIV具区别于已知的经典α毒素、α昆虫毒素和类α毒素的分子结构基础。上述结果表明:BmK αIV为隶属于α蝎神经毒素的一个新亚族,结构和功能特征表现为介于经典α、α类α和α昆虫蝎神经毒素之间的一个新型过渡性嵌合体。因此,BmK αIV可作为特异性分子工具,用于电压门控钠通道的功能与分子结构解析,并对研究蝎神经毒素结构与功能进化有重要价值。 2.BmK αIV诱发大鼠惊厥发作及其细胞机制 大鼠一侧脑室注射BmK αIV(0.5-3ug)可剂量依赖性地诱发大鼠惊厥行为发作和大脑皮层癫痫样放电。体外电生理记录研究显示,BmK αIV可显著增强表达rNav1.2的爪蟾卵母细胞自发放效应,增加rNav1.2的persistent和resurgent电流幅值。显微荧光离子成像结果显示,BmK αIV 可显著增加大鼠脑突触体膜内钙离子和钠离子浓度,并且这种效应可以完全被TTX所抑制。以大鼠皮层突触体为神经末梢标本,通过酶联荧光法检测结果表明,BmK αIV 可诱发大鼠皮层突触体的谷氨酸释放,此效应亦能被TTX所阻断。上述实验结果表明:BmK αIV可诱发大鼠癫痫发作;BmK αIV能显著性易化钠通道(特别是rNav1.2)介导的兴奋性;BmK αIV增加大脑皮层突触体内钙离子和钠离子浓度;BmK αIV诱发大脑皮层突触体谷氨酸释放;BmK αIV诱发癫痫发作的可能机制为BmK αIV首先易化rNav1.2,使得胞内钙离子和钠离子浓度增加,继而诱发大脑皮层神经元末梢谷氨酸释放,最终诱发大鼠惊厥发作。
Language: 中文
Content Type: 学位论文
URI: http://ir.sibs.ac.cn/handle/331001/2372
Appears in Collections:神经所(总)_学位论文

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新型钠通道调制剂BmK αIV的基因克隆、表达及功能研究.柴志芳[d].中国科学院上海生命科学研究院,2006.20-25
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