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退行性蛋白/上皮钠通道(degenerin/epithelial sodium channel,DEG/ENaC)超家族是一类非电压敏感的、家族各成员激活方式多样的钠离子通道。DEG/ENaC超家族的各成员参与了感觉、疼痛、情绪调节、认知等诸多重要的生物学功能。大多数DEG/ENaC亚家族在哺乳类动物中表达,如酸敏感离子通道(acid-sensing ion channels,ASICs),而另一些亚家族分支仅发现于无脊椎动物,如肽门控通道(FMRFamide-gated sodium channels,FaNaCs),说明整个DEG/ENaC超家族的成员在进化早期就已经出现了分化。ASIC通道是一类可以感受胞外组织酸化的通道,我们之前的研究发现鼠源ASIC3可被外源性的化学合成的非质子配体2-胍基-4-甲基-喹唑啉(2-guanidine-4-methylquinazoline,GMQ)持续性激活。而且,这种激活依赖ASIC手掌域的质子化位点,但是不依赖于其它多个酸激活的位点,说明其机制与酸激活有所差异。这种全新的小分子激活方式是否仅仅存在于DEG/ENaC的ASIC亚家族中?中性pH值下GMQ的激活到底是通过改变ASIC对酸的敏感性(作为调节剂),还是一种直接的激活方式(作为激动剂)?这种中性pH值下外源性小分子的激活是否暗示同样存在相应的内源性激活方式?如果存在,是如何起源的?为了回答以上问题,我们选择在不能被酸激活的古老亚家族,FaNaCs上展开对GMQ激活机制及其机制可能起源的研究。我们运用电生理技术确定了GMQ能作为直接的激动剂起作用;随后综合点突变、同源建模、单通道记录、化学修饰、钙成像和Western-blotting技术,对FaNaCs的FMRFamide和GMQ激活机制进行了研究,并对DEG/ENaC通道门控的进化进行了探讨。实验结果显示:1),GMQ可以在不依赖质子的条件下,直接激活仅存在于无脊椎动物的FaNaCs;且其诱导的FaNaC电流具有DEG/ENaC家族共同的特征,如钠离子选择性,以及对DEG/ENaC广谱抑制剂阿米洛利、胞外pH变化以及钙离子浓度敏感等,说明GMQ能够作为DEG/ENaC的激动剂起作用,且这种激活能力早就存在于DEG/ENaC家族中。2)在DEG/ENaC家族进化树上,水螅钠通道(Hydra sodium channel,HyNaC)与ASIC亲缘关系近,FaNaC与上皮钠通道(epithelial sodium channel,ENaC)近;而GMQ除了能激活ASIC外,能激活FaNaC通道,但不能激活ENaC,说明FaNaC与ASIC的进化关系可能比其与ENaC更近。3)GMQ激活FaNaC的关键区域位于通道的手掌域,这与GMQ在ASIC通道上的关键作用区域是一致的;同时,GMQ诱导的FaNaC电流与其诱导的ASIC电流具有相似的电流特性和浓度级别。由此,我们推断GMQ激活ASIC与其激活FaNaC的机制相似。4)离子选择性、单通道电导、关键残基的置换效应的差异揭示:GMQ和FMRFamide激活FaNaC通道的门控机制完全不同,这意味着多门控的方式早就存在于无脊椎动物的DEG/ENaC通道中。总的来说,我们在非酸激活的FaNaC通道上验证了小分子化合物GMQ能作为一个直接激活剂而非调节剂起作用,丰富了DEG/ENaC的配体种类;由FaNaC通道上GMQ and FMRFamide的两种截然不同的激活机制,我们推断DEG/ENaC超家族成员类似于瞬时受体电位通道(transient receptor potential,TRP)和双孔钾通道(two-pore domain K~+channels,K2P),也是双/多重的激活模式并存。同时,GMQ门控模式存在于哺乳动物的ASIC亚家族中,而FMRFamide介导的通道门控在进化中消失,这意味着可能GMQ的激活对哺乳动物DEG/ENaCs行使功能至关重要。因此,我们的发现为DEG/ENaC超家族各成员之间的进化关系及多门控方式的起源提供了新的视角,且可能有助于内源性激动剂的发掘和鉴定。