膜片钳技术的新进展及其在药物高通量筛选中的应用

作为先进的细胞电生理技术,膜片钳一直被奉为研究离子通道的“金标准”。应用膜片钳技术可以证实细胞膜上离子通道的存在并能对其电生理特性、分子结构、药物作用机制等进行深入的研究。基因组学、蛋白质组学研究表明,以离子通道为靶标的药物研究在未来具有很大的发展空间。为了突破由于筛选技术所造成的针对离子通道为靶标的药物研发的瓶颈,近年来,对膜片钳技术进行了改进以适合药物高通量筛选的需求,由此产生了一些新的技术。本文就最近几年膜片钳技术的新进展及其在药物高通量筛选中的应用进行了综述。     

离子通道与肿瘤相关性的研究进展

离子通道是一类对离子具有选择通透性跨膜的生物大分子。一些离子通道在肿瘤细胞中表达异常,并在细胞癌变、侵袭和转移等方面起着重要作用;另外,作用于离子通道的药物被发现可以逆转多药耐药,因而离子通道可作为潜在的抗肿瘤靶点。就离子通道与肿瘤相关性研究予以综述。     

膜片钳阵列技术及其应用于药物筛选的研究进展

离子通道是一类重要的药物作用耙点。膜片钳技术是目前进行离子通道研究和影响离子通道药物研究的最好方法。但膜片钳技术通量低,成为应用该法进行药物筛选的最大障碍。膜片钳阵列技术是在普通膜片钳技术基础上发展起来的高通量技术,包括平面膜片钳阵列技术和微管自动化膜片钳技术,已经在药物筛选中得到应用。本文仅就这2种方法当前的研究进展及其在药物筛选中的应用做简单的介绍。     

细胞电生理技术在昆虫抗药性研究中的应用

害虫几乎对所有化学农药及Bt等生物农药都产生了抗性。离子通道是多种杀虫剂的作用靶,因此作为研究离子通道基本手段的电压钳与膜片钳技术在害虫抗性检测与抗性机理研究中越来越受到重视。该文综述了细胞电生理技术在害虫抗性机理、杀虫剂作用机理以及药物筛选中的应用。     

膜片钳技术在昆虫毒理学研究中的应用

膜片钳技术是现代电生理研究的基本方法 ,它以细胞膜上的离子通道为研究对象。离子通道是多种杀虫剂的作用靶 ,因此作为研究离子通道基本手段的膜片钳技术在药剂神经性作用机理研究中越来越受到重视。该文综述了膜片钳技术的基本原理及其在昆虫毒理学中应用的最新研究进展     

膜片钳技术在动脉粥样硬化研究中的应用

膜片钳技术是一种先进的电生理技术,在生命科学研究中已得到了广泛的应用.最近几年已把它运用于研究动脉粥样硬化血管平滑肌细胞离子通道电生理特性的改变.研究发现血管平滑肌细胞的凋亡与K+通道活动增加有关,在动脉粥样硬化发生与发展过程中大电导型钙激活钾通道起着重要的功能作用.某些药物影响动脉粥样硬化血管平滑肌细胞离子通道而发挥作用.膜片钳技术给动脉粥样硬化发病机理研究带来了新的亮点.     

可兴奋细胞膜离子通道结构与功能的研究

生物膜离子通道结构与功能关系是当前多学科协同研究的一个“热点”。本文简述了研究的发展进程和主要方法技术,概述了离子通道主要类型的功能特征,包括宏观和单离子通道的电学特性、通道活化和失活动力学特征、药物对通道的激活与阻断作用等。进而从分子水平介绍了当前对一些通道蛋白分子构象与门控过程的研究进展。     

离子通道受其辅助亚基及外源性毒素调控的作用机制

离子通道是一类位于细胞膜上的跨膜蛋白,可以在电压、配体结合或机械力的作用下开放或关闭,并允许特定离子通过其跨膜孔道进出细胞.辅助亚基是一类单次跨膜或两次跨膜蛋白,可以与离子通道α亚基相互作用,改变其膜上表达量、电导特性等,同时会影响通道对药物的敏感性.动物毒素是一类含二硫键的多肽,可以选择性结合到离子通道特定位点上,产生抑制激活、延缓失活或异常开放等不同通道特性的改变.本文就近年来本实验室在离子通道受其辅助亚基及外源性毒素调控的作用机制研究方面的进展进行简要综述.     

生物医药关键技术发展趋势

近年来,生物医药研究人员正在药物的设计、发现、试验、制备,以及检测技术、其他诸如纳米、信息、光学等高技术的融合应用方面致力于更新观念的研究开发,并已取得众多突破,在相关领域形成新的技术趋势。在药物设计方面,随着遗传信息方面的研究进展越来越快,核酸为靶的药物设计已成为新的热点;在疫苗方面,基因疫苗的研制已成为新方向,其技术应用趋向可调控、更安全、更高效生产等,科研人员同时还致力于解决基因疫苗的安全性;在治疗方面,抗体工程和组织工程分别成为药物治疗和组织器官再造的热点;新型药物输送技术正成为业界追逐的目标,药物传输公司正在开发多技术平台,提高药物的效能,减少不良反应和降低成本;药物安全问题已在全球范围内达成共识,美、英、日、欧盟等国均在积极开展药物安全性方面的研究,开发药物安全监测系统;疾病诊断与检测的新技术表现为更高效、准确、快速、早期的趋势,科研人员同时还致力于降低诊断检测产品的价格,以使更多人受益;IT技术、光电技术、纳米技术等新技术正被积极应用于生物医药领域,为大型制药公司和生物技术公司提供药物发现、设计、毒性研究等更新途径的新技术系统。     

膜超极化激活离子通道及其靶向抗癫痫药物研究进展

癫痫是一种较为常见的神经系统疾病,主要以大量神经元同步异常放电为特征。目前普遍认为,神经元或神经网络兴奋性和抑制性 电信号传输的失衡,是癫痫发病的最根本原因。现有的抗癫痫药物主要以钠离子通道、钙离子通道、钾离子通道、谷氨酸受体和γ-氨基丁 酸离子通道为靶点,但接受这些药物治疗后,仍有近1/3的病人无法控制癫痫发作。因此,抗癫痫药物的研发亟需新靶点和新思路。许多 研究证据表明,膜超极化激活离子通道的基因突变可以导致遗传型癫痫的发作,且在脑部损伤后,膜超极化激活离子通道会发生表达水平、 通道生物物理学性质及通道亚基构成的改变,从而增加神经元和神经网络兴奋性,促使癫痫发病。故近年来,膜超极化激活离子通道及其 靶向抗癫痫药物研究引起人们广泛关注。综述膜超极化激活离子通道与癫痫发病之间的关系,并探讨以膜超极化激活离子通道为靶点进行 抗癫痫药物开发和治疗的可行性。     

昆明动物研究所离子通道药物研发中心暑期培训通知

中国科学院昆明动物研究所"离子通道药物研发中心"将举办暑期培训班(每年暑假),旨在提高学生掌握专业理论知识、实验技术、实验设计以及数据分析的能力。我们有完善的系统的培训体制,并一直在不断努力为学生打造最佳的学习环境。欢迎二、三年级本科生踊跃报名参加!暑期培训申请即     

钙通道阻滞剂和β-肾上腺阻滞剂在双层脂膜上诱导的跨膜电势

钙通道和β-肾上腺阻滞剂是治疗心血管疾患的两大类药物,它们能够缓解一些心血管疾病的症状,如心律不齐、心绞痛和高血压等,因而在临床上已得到广泛应用,但其作用机理却至今不清楚。通过本实验,我们发现:这些药物可在人工双层脂膜上建立跨膜电场。可能正是这个跨膜电场与膜中带电的离子通道发生电作用,改变离子通道的开闭状态,因而触发一系列的生理学效应,这可能是这些药物发挥药理学作用的一个重要方面。很多β-肾上腺阻滞剂都是局部麻醉剂,这     

结核分枝杆菌感染对人巨噬细胞离子通道及其调控元件转录表达的影响

为研究人巨噬细胞的离子通道及其调控元件是否参与了抗结核分枝杆菌感染免疫,利用表达谱芯片技术研究细菌感染后主巨噬细胞基因的表达情况,在全局表达谱分析的基础上,重点分析了离子通道及其调控元件的表达,并比较无毒株和临床分离有毒株在诱导离子通道及其调控元件表达方面的差异。结果表明,细菌感染影响离子通道及其调控元件基因的表达,涉及的离子通道包括钾通道、钠通道、氯通道、钙通道,差异表达的调控元件包括G蛋白、G蛋白偶联受体、蛋白质激酶和磷酸化酶;临床株感染影响的离子通道及其调控元件较无毒株广泛和丰富。这些观察结果提示,离子通道及其调控元件参与了宿主细胞对感染细菌的免疫应答,有关离子通道及其调控元件在抗结核免疫中的作用有待进一步研究。芯片研究的结果为将来的研究提供了线索。     

膜片钳技术及其在抗菌肽作用机制研究中的应用

抗菌肽是广泛存在于自然界生物体内的一类具有抗微生物、抗肿瘤等活性的多肽,有关抗菌肽作用机理的研究是近年来的热点之一。膜片钳技术自发明以来演化出适合不同研究需要的多种记录模式,并成为现代膜生物学和电生理学研究的重要手段。利用该技术对跨膜离子电流的记录分析,可以对细胞膜离子通道、膜选择性通透以及通道调节机制等方面进行深入的研究。本文介绍了抗菌肽的分类、组成及理化性质,阐述了膜片钳技术在抗菌肽对细菌细胞膜作用机制研究中的应用及最新研究进展。     

荧光膜片钳新技术的应用及进展

荧光膜片钳(patch-clamp fluorometry,PCF)是将离子通道蛋白局部的构象变化和门控紧密结合,实时记录同一膜片上离子通道的荧光和电流信号的创新型生物物理学技术,其特点是将经典的膜片钳和现代光学记录结合起来,实时同步完美呈现离子通道执行其功能时的蛋白质构象信息.与研究结构的X射线和冰冻电镜不同,荧光膜片钳提供离子通道处于真实细胞膜生理环境并执行功能的实时动态结构信息.随着新的光学技术、显微成像技术、图像分析技术等的进步,大大地扩展了荧光膜片钳技术的记录范围、分辨精度及敏感度,使研究者以前所未有的时空分辨率来实时观察和记录离子通道蛋白的结构变化.     

植物细胞质膜离子通道研究进展

多种有机和无机离子作为重要的营养物质、渗透物质、辅酶和信号分子, 参与植物生殖、生长发育和逆境反应等多种生物学过程。离子通道是离子跨质膜和内膜运动的重要渠道和动态调控因子, 直接影响和调控细胞内离子浓度及亚细胞分布的动态变化。目前, 植物尤其是模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的多个离子通道家族被先后鉴定出来, 其中部分离子通道蛋白定位在细胞质膜上, 其基本生物学功能, 诸如蛋白结构、离子选择性和通透性、门控特点、活性调控机理以及不同离子通道之间的协同关系等均取得重要进展。该文概要介绍近年来植物细胞质膜离子通道方面的研究进展。     

膜片钳技术应用于精子离子通道研究的进展

精子发生是个复杂的细胞事件,为了使这一事件有序的进行,生精细胞分裂和分化必须在信号调控下精确地进行。精子的离子通道在调节其离子平衡和重要的生理过程(精子能动性、顶体反应、对卵子的趋向性等)中都起了关键性的作用。离子通道表达水平或功能的改变都直接影响人类及其他动物的雄性生育能力。对离子通道的研究最直接的方法是膜片钳技术,但由于精子直径小,又是末端分化细胞,关于其电生理学的研究报道较少。该文介绍了精子离子通道的重要生理功能和电生理特征,同时分析了膜片钳技术在精子离子通道研究中的重要价值。     

Aβ通道在阿尔茨海默症发病过程中的作用及其机制

β-淀粉样蛋白(Aβ)产生的神经毒性是阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease, AD)的主要发病机理。Aβ发挥毒性的一种机制是形成离子通道从而破坏细胞内Ca²⁺动态平衡。研究表明,Aβ与质膜的相互作用定位于高胆固醇的脂筏结构域,Aβ通道形成与质膜上胆固醇的含量变化密切相关,胆固醇参与Aβ寡聚化,并形成神经毒性淀粉样蛋白通道,从而破坏了膜的完整性,改变了细胞内钙稳态。本综述将从Aβ通道的定位,装配,研究方法,作用机制,相关药物等方面论述,还总结了AD研究最新进展,阐明目前关于AD假说与离子通道假说之间的内部联系,为阐明AD发病机制并开发治疗阿尔茨海默症新型药物的研究方向提供思路。     

视网膜神经节细胞的电生理学研究进展

了解视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells,RGCs)的电生理学特性及其影响因素,有助于深入了解其正常状态下独特的生理功能,对于从细胞功能学角度阐明青光眼等视神经变性疾病的发病机制具有重要意义。本文就近年来随着膜片钳技术的应用,有关RGCs电压门控离子通道、配体门控离子通道,以及一些神经调质对这些通道的影响等方面的研究进展作一综述。