hERG通道是药物心脏安全性评价的重要靶点,同时还与多种肿瘤细胞的循环周期密切相关,如:结肠癌,胃癌,恶性胶质瘤和白血病。因此评价hERG通道在生物系统中的功能对了解肿瘤细胞的生理活动特点以及药物筛选具有重要的意义。目前,膜片钳技术、放射性配体标记和荧光分析法等一系列技术手段已用于hERG通道的功能评价,但是这些技术手段在高通量、灵敏度、选择性及环境友好型等方面仍然存在着缺陷,如:膜片钳技术的低通量性,放射性配体标记的放射性环境污染以及荧光分析法的低选择性。为了高效、快速、准确地了解hERG通道在生物系统中的作用,需要一种简单、高通量、特异性强、灵敏度高的分析方法。因此,我们基于新的靶向基团——4-苄基苯胺设计了一个结构简单的荧光探针CBH用于hERG通道荧光成像及标记。通过电生理实验、荧光共聚焦成像和免疫荧光共定位等手段证明了CBH对hERG通道的高特异性。研究结果表明,探针CBH的荧光发射机制受溶剂致变色及分子旋转双重调控。双重调控机制有效增大大了探针的荧光发射信号,从而大大提高了CBH对hERG通道的灵敏性。此外,探针CBH的高灵敏性在hERG蛋白低表达的肿瘤细胞中得到了进一步印证。研究目的:基于潜在的hERG通道靶向基团4-苄基苯胺设计合成靶向标记hERG通道的小分子荧光探针CBH,并实现对hERG通道表达的定量检测,为今后研究hERG通道在心血管系统和肿瘤细胞周期生理学中的作用提供一个有效的生物学工具。研究方法:通过荧光光谱学和紫外光谱学等研究CBH的荧光机制并通过膜片钳电生理实验对CBH的hERG通道靶向作用进行评价。在得到CBH的IC₅₀值后通过荧光偏振光法测量CBH对hERG通道的亲和力。通过荧光共聚焦成像证明CBH靶向标记hERG通道及定量检测hERG通道表达量的能力。研究结果:荧光光谱学,紫外光谱学的分析结果表明,探针CBH的荧光发射机制受溶剂致变色及分子旋转双重调控。通过电生理实验证实了CBH对hERG通道的作用,且4-苄基苯胺基团对hERG的激动作用和香豆素基团的抑制作用造成了CBH在低浓度下激活hERG通道,高浓度下抑制hERG通道的特点,从而证实了4-苄基苯胺是hERG通道靶向基团。在荧光标记的实验中,我们通过荧光共孵育实验验证了之前膜片钳电生理的结果即4-苄基苯胺是hERG通道靶向基团,还通过荧光共定位实验证实了CBH靶向标记表达在细胞膜上hERG通道的能力。最后我们通过CBH与hERG通道的荧光强度实现了对hERG通道表达的定量分析,这一结果与Western Blot结果一致。研究结论:我们设计了一个基于一个新的hERG通道靶向基团4-苄基苯胺及其溶剂致变色和抑制分子旋转发光机制的hERG通道荧光探针。探针CBH展示出了对hERG通道很高的选择性和灵敏性,并成功在表达hERG蛋白的细胞中进行荧光成像。因此,CBH作为研究hERG通道在心血管系统和肿瘤细胞周期生理学作用提供一个有效的生物学工具,并为其他hERG通道荧光探针设计,hERG通道激动剂和抑制剂的设计提供新的思路。