本论文工作主要利用基因工程方法克隆和表达了一个新型肽类钠通道调制剂BmKαⅣ，采用电生理学、药理学、毒理学、病理学和行为学方法系统研究了BmKαⅣ与钠通道相互作用的分子结构与功能基础以及其可能的生物进化地位，同时探讨了其诱发大鼠癫痫发作的分子和细胞机制。　　 1.新型肽类钠通道调制剂BmKαⅣ的克隆、表达及药理功能鉴定　　 本研究从东亚钳蝎毒腺基因组中首次克隆到一新型长链蝎神经毒素基因，命名为BmKαⅣ，并成功地实现了其在大肠杆菌中的功能性表达。BmKαⅣ基因全长898bp，由两个外显子和插于二者中间的一503bp内含子组成，编码66个氨基酸残基的成熟多肽。毒理学结果显示，BmKαⅣ对哺乳动物和昆虫均有一定毒性作用。药理结合结果显示，BmKαⅣ既可与大鼠大脑皮层突触体膜结合，亦可与蟑螂腹神经索神经膜结合。BmKαⅣ与这两种膜的结合可以被经典α毒素AaHⅡ、类β毒素BmKAS、抑制型昆虫毒素BmKIT2以及过渡型毒素BmKabT所抑制，但不能被类α毒素BmKⅠ所抑制。电压钳结果显示，BmKαⅣ可显著增加表达于爪蟾卵母细胞的rNav1.2峰钠电流，并延长rNav1.2钠电流失活化相。序列比对和模建分析结果显示，BmKαⅣ具区别于已知的经典α毒素、α昆虫毒素和类α毒素的分子结构基础。上述结果表明：BmKαⅣ为隶属于α蝎神经毒素的一个新亚族，结构和功能特征表现为介于经典α、类α和α昆虫蝎神经毒素之间的一个新型过渡性嵌合体。因此，BmKαⅣ可作为特异性分子工具，用于电压门控钠通道的功能与分子结构解析，并对研究蝎神经毒素结构与功能进化有重要价值。　　 2.BmKαⅣ诱发大鼠惊厥发作及其细胞机制　　 大鼠一侧脑室注射BmKαⅣ(0.5-3μg)可剂量依赖性地诱发大鼠惊厥行为发作和大脑皮层癫痫样放电。体外电生理记录研究显示，BmKαⅣ可显著增强表达rNav1.2的爪蟾卵母细胞自发放效应，增加rNav1.2的persistent和resurgent电流幅值。显微荧光离子成像结果显示，BmKαⅣ可显著增加大鼠脑突触体膜内钙离子和钠离子浓度，并且这种效应可以完全被TTX所抑制。以大鼠皮层突触体为神经末梢标本，通过酶联荧光法检测结果表明，BmKαⅣ可诱发大鼠皮层突触体的谷氨酸释放，此效应亦能被TTX所阻断。上述实验结果表明：BmKαⅣ可诱发大鼠癫痫发作；BmKαⅣ能显著性易化钠通道(特别是rNav1.2)介导的兴奋性；BmKαⅣ增加大脑皮层突触体内钙离子和钠离子浓度；BmKαⅣ诱发大脑皮层突触体谷氨酸释放；BmKαⅣ诱发癫痫发作的可能机制为BmKαⅣ首先易化rNav1.2，使得胞内钙离子和钠离子浓度增加，继而诱发大脑皮层神经元末梢谷氨酸释放，最终诱发大鼠惊厥发作。