《Bioorganic Chemistry》：Visualizing Kv7 channels in living cells using a novel fluorescent probe
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Kv7（KCNQ）通道對控制膜興奮性至關重要，其異常會引發癲癇等中樞神經系統疾病。目前缺乏體內可視化方法。研究人員設計熒光探針 FPKv-1/-2，發現 FPKv-1 對 Kv7 通道親和力、選擇性高，可用于高通量篩選，為相關研究提供工具。
在生命科學領域，鉀離子通道的研究一直是熱點。電壓門控鉀通道（Kv）家族龐大，其中 Kv7（KCNQ）亞家族在神經元、心肌細胞等可興奮細胞的膜興奮性調控中扮演關鍵角色。像 Kv7.1（KCNQ1）主要在心臟表達，Kv7.2–7.5（KCNQ2–5）則在神經系統廣泛分布。它們的功能異常與癲癇、疼痛性精神分裂癥等中樞神經系統疾病密切相關。然而，盡管有全細胞膜片鉗、Rb?外流測定等功能評估方法，卻一直缺少高靈敏度、能在體內可視化 Kv7 通道表達的工具。傳統基于香豆素熒光團的探針發射波長較短（470 nm），限制了在深層組織中的應用，因此開發長波長、高特異性的熒光探針迫在眉睫。
為解決這一難題，國內研究人員開展了針對 Kv7 通道可視化探針的研究。他們設計并合成了新型熒光探針 FPKv-1 和 FPKv-2，相關成果發表在《Bioorganic Chemistry》。
研究中用到的主要關鍵技術方法包括：通過核磁共振（1H NMR、13C NMR）對探針結構進行表征；利用電生理學技術檢測探針與 Kv7 通道的相互作用及對通道電流的影響；運用共聚焦成像技術觀察探針在活細胞中對 Kv7 通道的可視化效果。
設計與合成
Kv7 通道缺乏化學反應性和催化活性，無法基于化學反應機制設計探針。研究人員基于分子內旋轉限制的熒光發射機制，以 Kv7 強激動劑 L3–8 為靶向基團，喹啉丙二腈（QM）為熒光團，設計了 FPKv-1 和 FPKv-2。熒光光譜分析顯示，二者熒光強度受分子旋轉調控，在高粘度溶劑甘油中的熒光強度比在 DMSO 中增加約 16 倍，表明分子內旋轉限制機制有效。
電生理學與選擇性研究
電生理學實驗表明，FPKv-1 能激活 Kv7 通道電流，且對 Kv7 通道的親和力顯著高于 TRPA1、TRPV1、TRPV3 等其他離子通道，展現出高選擇性，而 FPKv-2 在選擇性上稍遜。這證實 FPKv-1 可特異性作用于 Kv7 通道。
共聚焦成像
共聚焦成像結果顯示，FPKv-1 能夠清晰可視化活細胞中的 Kv7.2/7.3、Kv7.4、Kv7.5 通道，實現了對 Kv7 通道在細胞內定位的直觀觀察，為研究其在生理和病理過程中的分布提供了有力工具。
結論與意義
研究成功設計并合成了新型熒光探針 FPKv-1，其對 Kv7 通道具有高親和力、高選擇性，能有效可視化活細胞中的 Kv7 通道。該探針不僅為 Kv7 通道的定位和功能研究提供了新的分子工具，還可應用于 Kv7 激動劑的高通量篩選，為深入探究 Kv7 通道在生理和病理過程中的作用奠定了基礎，有望推動癲癇、疼痛性精神分裂癥等中樞神經系統疾病的診斷和治療研究。
