配体门控离子通道是一组胞外神经递质激活的离子通道，由三个超级家族组成，每个家族因形成功能性五聚体的亚基数目不同而不同。这个家族中脊椎动物的离子通道包括阳离子选择性的烟碱乙酰胆碱受体（nAChR），5-羟色胺受体(5-HT3R)，锌离子激活的阳离子通道(ZACN)，甘氨酸受体(GlyR)，阴离子选择性的γ-氨基丁酸A型和A-ρ1受体（GABAAR和GABAA-ρ1R）。无脊椎动物的离子通道包括γ-氨基丁酸门控的阳离子通道，谷氨酸门控的氯离子通道(GluCl)，5-羟色胺门控的氯离子通道，和组氨酸门控的氯离子通道。近期细菌的五聚体配体门控离子通道也加入这个超级家族。这些配体门控离子通道在快速神经传递中起到重要作用。如烟碱乙酰胆碱受体(nAChR)和γ-氨基丁酸A型受体，均发现表达在外周细胞中，比如在体内起到重要消炎作用的免疫细胞。这些都是脊椎动物治疗药物重要的靶点。无脊椎动物的五聚体配体门控离子通道是杀虫剂和驱虫剂重要的作用靶点。本研究中，通过选用实验室自制的一系列多功能型激动剂中的C4和C8，杀虫剂中的激动剂依维菌素，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和啶虫脒，竞争性拮抗剂SR95531、Bicuculline，3-APA和茚虫威，非竞争性拮抗剂Picrotoxin和Mecamylamine，结合型拮抗剂沙蚕毒素，以及内源性激动剂γ-氨基丁酸和乙酰胆碱等作为配体，以有机合成、分子生物学、电生理等技术相结合的方式，采用哺乳动物的γ-氨基丁酸A型受体和烟碱乙酰胆碱受体为研究对象，研究配体对半胱氨酸环神经受体中α1β2γ2γ-氨基丁酸受体、ρ1γ-氨基丁酸受体、α4β2烟碱乙酰胆碱受体和α7烟碱乙酰胆碱受体的作用机制，为昆虫半胱氨酸环受体杀虫剂的开发和活性初筛提供结构和筛选模型，也为不同杀虫剂相互之间的混合给药或剂型复配来增强杀虫活性提供理论支持，最终为解决杀虫剂日益增长的抗药性、敏感度降低等问题提供模型参考和可行途径，主要研究结果如下:　　1、首先为得到一个多功能型α1β2γ2γ-氨基丁酸受体激动剂，以6-甲氧基喹诺啉为起始原料，设计有机合成路线，经四步反应合成、纯化得到一个收率为30％的黄色粉末状固体:溴代6-甲氧基-1-（2-甲基硫代磺酸基）丙基喹诺铵盐(C4)，经核磁和质谱鉴定结构后，测试其打开该离子通道的能力，结果表明C4能直接激活α1β2γ2γ-氨基丁酸受体，5个重复的Ⅰmax平均值为4228±10.4nA，EC50为11.0±1.0μM，Hill slope为1.5±0.1。C4对α1β2γ2γ-氨基丁酸受体的EC50值比内源性激动剂γ-氨基丁酸（EC50为0.9±1.0μM）高出10倍多。选用γ-氨基丁酸的竞争性拮抗剂Bicuculline来阻断C4，结果表明Bicuculline对5μMC4激活的α1β2γ2γ-氨基丁酸受体的IC50＜0.3μM，说明激动剂C4在α1β2γ2γ-氨基丁酸受体上的结合位点与γ-氨基丁酸相同;通过60μM激动剂C4对γ-氨基丁酸受体野生型α1β2，α1V178Cβ2和α1β2D95C亚基组成的五聚体半胱氨酸残基结合实验表明，激动剂C4均能与野生型α1β2，α1V178Cβ2和α1β2D95Cγ-氨基丁酸受体上的半胱氨酸巯基结合，影响野生型和突变的γ-氨基丁酸受体在γ-氨基丁酸(EC50)介导下打开离子通道的能力，且激动剂C4对α1V178Cβ2γ-氨基丁酸受体的影响程度是野生型α1β2和α1β2D95Cγ-氨基丁酸受体的3倍多，可用于研究γ-氨基丁酸受体上不同位置氨基酸残基的功能;另外通过紫外灯下观察荧光强度变化来初步筛选药物活性的实验结果表明，100μM浓度下荧光染料C4对10个浓度梯度γ-氨基丁酸打开离子通道的检测效果最好，前后荧光强度变化非常明显，且随着γ-氨基丁酸浓度的增加，荧光强度逐渐减弱，可用于荧光法初步筛选候选药物的生物活性;最后为了得到更稳定的α1β2γ2γ-氨基丁酸受体激动剂，合成了一系列化合物C5-C9，经核磁和质谱确定结构后，用电压钳分别测定其打开该离子通道的能力，结果表明溴代6-甲氧基-1-（2-甲基磺酸基）丙基喹诺啉铵盐(C8)对α1β2γ2γ-氨基丁酸受体具有良好的活性，Ⅰmax为2440±8.2nA，EC50为131.7±1.0μM，Hill slope为1.9±0.2，虽然比激动剂C4的EC50大12倍左右，但是室温下在OR2溶液中稳定性要比激动剂C4高很多，且具有选择性（不能直接激活ρ1γ-氨基丁酸受体）。C4和C8的发现，不仅为昆虫的γ-氨基丁酸A型受体激动剂的开发提供结构模型，可直接或衍生化后用于成虫杀虫活性的测试，也为初步筛选昆虫γ-氨基丁酸A型受体激动剂的杀虫活性提供经济、快捷的方法。　　2、采用竞争性拮抗剂SR95531来促进γ-氨基丁酸A型受体从脱敏中复苏，这个过程具有时间和浓度依赖性，作用过程中有一个高药效组分和一个低药效组分。这两个组分与SR95531抑制的稳定状态电流的药效组分非常相似。高药效组分与SR95531结合到再次敏化的受体上并且阻止受体重新进入脱敏状态的功能相符合。低药效组分与脱敏受体对竞争性拮抗剂具有相对弱亲和力，并使竞争性拮抗剂结合到脱敏受体能促进受体从脱敏中复苏的功能相符合，整个作用过程通过线性模型和环状模型的重新呈现来支持我们提出的观点;同时发现作为γ-氨基丁酸A型受体竞争性拮抗剂的Bicuculline也能促进受体从脱敏中复苏，但给药浓度相比于SR95531要高很多;最后在ρ1γ-氨基丁酸受体中发现，1mM竞争性拮抗剂3-APA能使脱敏状态受体得到复苏，也进一步表明这个现象对于γ-氨基丁酸受体所有成员具有普遍潜在性。建立竞争性拮抗剂促进脱敏状态的γ-氨基丁酸A型受体复苏，离子通道重新打开，并阻止受体再次进入脱敏状态的模型，为昆虫γ-氨基丁酸A型受体激动剂和竞争性拮抗剂的混合给药（复配增效、抑制或延缓抗药性的产生）解决激动剂敏感度降低、持效期缩短的问题提供可行的方法。　　3、采用生物源杀虫剂甲氨基阿维菌素苯甲酸盐作为非选择性激动剂，用依维菌素作对照，直接作用于哺乳动物α1β2γ2γ-氨基丁酸受体、ρ1γ-氨基丁酸受体、α4β2烟碱乙酰胆碱受体和α7烟碱乙酰胆碱受体，另外采用烟碱乙酰胆碱受体激动剂啶虫脒、竞争性拮抗剂茚虫威和结合型拮抗剂沙蚕毒素草酸盐作用于α7烟碱乙酰胆碱受体，分别作出浓度效应曲线，对数据进行统计分析，结果表明甲维盐对α1β2γ2γ-氨基丁酸受体的Ⅰmax为5143±277nA，EC50为103.7±1.9μM，希尔系数（Hill coefficient）为5.5±0.3;甲维盐对ρ1γ-氨基丁酸受体的Ⅰmax为5539±332nA，EC50为120.1±3.2μM，希尔系数(Hill coefficient)为8.1±0.7;甲维盐对α4β2烟碱乙酰胆碱受体的Ⅰmax为4029±146nA，EC50为136.4±4.2μM，希尔系数（Hill coefficient）为11.0±0.7;甲维盐对α7烟碱乙酰胆碱受体的Ⅰmax为4738±214nA，EC50为97.4±3.3μM，希尔系数（Hill coefficient）为10.5±0.9。这四种离子通道均能被甲维盐直接激活，但明显地EC50值和希尔系数都偏高。通过研究甲维盐对α7烟碱乙酰胆碱受体Y93C、C191Y和M254S四个突变体的直接激活作用，说明甲维盐对α7烟碱乙酰胆碱受体的结合位点不在乙酰胆碱和4BP-TQS的结合位点上。相比较而言，水溶性弱的依维菌素（31.6μM）只能激活α1β2γ2γ-氨基丁酸受体，不能激活ρ1γ-氨基丁酸受体、α4β2烟碱乙酰胆碱受体和α7烟碱乙酰胆碱受体，这说明甲维盐也许对哺乳动物的神经受体具有比依维菌素更高的潜在毒性，同时也表明作为昆虫γ-氨基丁酸受体激动剂的甲维盐可以和烟碱乙酰胆碱受体的激动剂进行复配来增强杀虫效果。茚虫威对乙酰胆碱、甲维盐和啶虫脒分别诱导出的α7烟碱乙酰胆碱受体电流值的抑制作用表明，茚虫威对甲维盐没有抑制作用，两者可以混合给药来增强杀虫活性，而茚虫威对啶虫脒有一定的抑制作用，两者不能进行原药的复配，但由于作用位点不同，甲维盐可以和啶虫脒来进行剂型的复配增强各自的杀虫活性。由于沙蚕毒素独特的作用机制，其均不能同烟碱乙酰胆碱受体的激动剂进行混合给药，但能同非竞争性拮抗剂混合给药来增强杀虫活性。　　综合以上研究结果，通过研究不同杀虫剂对哺乳动物γ-氨基丁酸A型受体和烟碱乙酰胆碱受体的单独和混合给药的作用方式和协同机理，对于探索和发现新型先导化合物、研究害虫抗药性控制有效途径、开发协同增效的复配农药品种均具有重要的指导意义和应用价值。