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害虫抗药性分子机制与治理策略PDF,TXT迅雷下载,磁力链接,网盘下载

分类:教材发布时间：2016-12-23

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高希武主编的《害虫抗药性分子机制与治理策略》分9章。第1章杀虫药剂抗性的百年史，用很短的篇幅介绍了害虫抗药性发展的历史以及除了防治失败以外的其他一些问题。第2～5章主要介绍钠离子通道、乙酰胆碱受体、昆虫γ—氨基酸受体以及乙酰胆碱酯酶等常见杀虫药剂的分子靶标及其靶标变异导致的抗药性。第6～8章主要介绍细胞色素P450、谷胱甘肽S一转移酶和羧酸酯酶三大解毒代谢酶系及其与抗药性的关系。第9章介绍害虫对杀虫药剂抗性遗传。第10章是害虫抗药性治理策略。

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害虫抗药性分子机制与治理策略介绍近年来害虫抗药性主要靶标蛋白和杀虫药剂解毒代谢蛋白变异的抗药性机制研究进展以及抗药性治理策略。抗药性机制部分主要包括钠离子通道、乙酰胆碱受体、γ-氨基丁酸受体以及乙酰胆碱酯酶等常见杀虫药剂的分子靶标、靶标变异导致的抗药性、细胞色素P450、谷胱甘肽S‐转移酶和羧酸酯酶三大解毒代谢酶系及其与抗药性的关系。抗药性治理策略包括害虫对杀虫药剂抗性遗传和治理策略。全书共分10章，第1章介绍杀虫药剂抗性的百年史；第2～5章分别介绍昆虫电压门控钠离子通道、昆虫乙酰胆碱受体、昆虫γ‐氨基丁酸受体和乙酰胆碱酯酶与害虫抗药性；第6～8章分别介绍细胞色素P450、谷胱甘肽S-转移酶、羧酸酯酶及其介导的昆虫抗药性；第9～10章综述了害虫对杀虫药剂抗性遗传和害虫抗药性治理策略。
害虫抗药性分子机制与治理策略适合从事杀虫药剂和昆虫毒理学研究人员以及大专院校师生参考。

作者简介

高希武

目　　录

前言
1 杀虫药剂抗性的百年史
参考文献
2 昆虫电压门控钠离子通道与抗药性
2.1 引言
2.2 钠离子通道的结构和功能
2.3 钠离子通道进化历史与基因
2.4 昆虫钠离子通道结构与功能
2.4.1 昆虫钠离子通道结构与功能
2.4.2 昆虫钠离子通道转录子的选择性剪接
2.4.3 昆虫钠离子通道转录子的RNA编辑
2.4.4 选择性剪接与RNA编辑后钠离子通道蛋白的功能
2.5 钠离子通道与昆虫对拟除虫菊酯类杀虫药剂抗性
2.5.1 天然钠离子通道变异对拟除虫菊酯的敏感性

前言 1 杀虫药剂抗性的百年史 参考文献 2 昆虫电压门控钠离子通道与抗药性 2.1 引言 2.2 钠离子通道的结构和功能 2.3 钠离子通道进化历史与基因 2.4 昆虫钠离子通道结构与功能 2.4.1 昆虫钠离子通道结构与功能 2.4.2 昆虫钠离子通道转录子的选择性剪接 2.4.3 昆虫钠离子通道转录子的RNA编辑 2.4.4 选择性剪接与RNA编辑后钠离子通道蛋白的功能 2.5 钠离子通道与昆虫对拟除虫菊酯类杀虫药剂抗性 2.5.1 天然钠离子通道变异对拟除虫菊酯的敏感性 2.5.2 击倒抗性相关的钠通道基因突变 参考文献 3 昆虫乙酰胆碱受体与抗药性 3.1 引言 3.2 烟碱型乙酰胆碱受体 3.2.1 nAChR的结构 3.2.2 nAChR的门控机制 3.2.3 昆虫nAChR的多样性 3.2.4 作用于昆虫乙酰胆碱受体的杀虫药剂 3.2.5 nAChR与害虫抗药性 3.3 蕈毒碱型AChR 3.3.1 昆虫的mAChR 3.3.2 昆虫mAChR的结构 3.3.3 昆虫mAChR:潜在的杀虫药剂靶标 3.4 展望 参考文献 4 昆虫γ-氨基丁酸(GABA)受体与抗药性 4.1 引言 4.2 脊椎动物的GABA受体 4.3 昆虫GABA受体的药理学 4.4 昆虫GABA受体的多样性 4.5 昆虫GABA受体的分子生物学 4.6 作用于GABA受体的杀虫药剂 4.6.1 木防己苦毒素 4.6.2 多氯环烷烃类 4.6.3 二环磷酸酯和二环邻苯甲酸 4.6.4 苯并吡唑类 4.6.5 阿维菌素类 4.7 GABA受体与害虫抗药性 4.8 针对A302S的抗性基因检测 4.9 GABA受体与昆虫的行为 4.10 结语 参考文献 5 乙酰胆碱酯酶(AChE)与害虫抗药性 5.1 引言 5.2 作用于AChE的杀虫药剂 5.2.1 有机磷酸酯类杀虫药剂 5.2.2 氨基甲酸酯类杀虫药剂 5.2.3 AChE其他抑制剂 5.3 AChE变构引起害虫抗药性的实例与交互抗性 5.4 AChE变构引起的两类抗性模式 5.5 变构AChE的动力学参数变化 5.6 AChE抗性等位基因与AChE变构的机理 5.6.1 AChE抗性等位基因 5.6.2 AChE变构的机理 5.6.3 AChE的抗性遗传 5.7 变构AChE的分子学特征 5.8 昆虫AChE的基因结构 5.9 AChE的催化部位及其催化机理 5.9.1 ACh水解机理 5.9.2 AChE的催化部位及其相互关系 5.10 展望 参考文献 6 细胞色素P450介导的昆虫抗药性 6.1 引言 6.2 细胞色素P450的分类及一般特性 6.2.1 细胞色素P450的命名及其分类 6.2.2 细胞色素P450的结构特征 6.2.3 细胞色素P450的光谱特征和配体结合 6.2.4 细胞色素P450的可诱导性 6.3 昆虫细胞色素P450基因的多样性和进化 6.3.1 昆虫细胞色素P450种类的多样性 6.3.2 昆虫细胞色素P450分布、表达的多样性 6.3.3 昆虫细胞色素P450基因的进化 6.4 细胞色素P450酶的复杂性 6.4.1 经典的生物化学研究方法 6.4.2 细胞色素P450的异源表达 6.4.3 细胞色素P450的催化机制 6.5 细胞色素P450的主要功能 6.5.1 细胞色素P450催化内源性物质代谢 6.5.2 细胞色素P450催化外源性物质代谢 6.6 细胞色素P450与害虫抗药性的关系 6.6.1 细胞色素P450与抗药性 6.6.2 P450介导的害虫抗药性的分子基础 参考文献 7 谷胱甘肽S-转移酶介导的昆虫抗药性 7.1 引言 7.2 昆虫GST的分类 7.3 昆虫GST的命名 7.4 昆虫GST的功能 7.5 昆虫GST最适反应条件 7.6 昆虫GST的多型性和纯化 7.6.1 GST的多型性 7.6.2 GST的分离纯化 7.7 昆虫GST发育期变化及其组织特异性 7.7.1 GST发育期的变化 7.7.2 GST的组织特异性 7.8 昆虫GST的亚细胞分布 7.9 昆虫GST基因结构及其调控机制 7.9.1 昆虫GST基因结构 7.9.2 昆虫GST基因的调控机制 7.10 昆虫GST与昆虫抗药性的相互关系 7.10.1 昆虫GST与有机磷杀虫药剂抗性的关系 7.10.2 昆虫GST与有机氯杀虫药剂抗性的关系 7.10.3 昆虫GST与拟除虫菊酯杀虫药剂的抗性关系 7.10.4 抗性品系和敏感品系GST性质差异 7.10.5 药剂-昆虫GST抗药性之间的相互关系 7.10.6 植物次生物质诱导作用对杀虫药剂毒力影响研究 7.11 GST参与抗性的分子机制 参考文献 8 羧酸酯酶介导的昆虫抗药性 8.1 绪论 8.2 羧酸酯酶介导的有机磷和氨基甲酸类杀虫剂的抗性 8.2.1 昆虫对有机磷和氨基甲酸类杀虫剂抗性的实例 8.2.2 有机磷和氨基甲酸类杀虫剂抗性品系昆虫羧酸酯酶的生物化学特性 8.2.3 有机磷和氨基甲酸类杀虫剂抗性品系昆虫羧酸酯酶的分子特性 8.3 羧酸酯酶介导的马拉硫磷抗性 8.3.1 昆虫对马拉硫磷杀虫剂抗性的实例 8.3.2 马拉硫磷抗性品系昆虫羧酸酯酶的生物化学特性 8.3.3 马拉硫磷抗性品系昆虫羧酸酯酶的分子特性 8.4 羧酸酯酶介导的拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性 8.4.1 昆虫对拟除虫酯类杀虫剂抗性的实例 8.4.2 拟除虫酯类杀虫剂抗性品系昆虫羧酸酯酶的生物化学特性 8.5 展望 参考文献 9 害虫对杀虫药剂抗性遗传 9.1 前言 9.2 遗传型的检测 9.2.1 LD-P线的制作 9.2.2 区分剂量 9.2.3 时间-反应测试 9.3 种群遗传在抗性研究和治理中的作用 9.3.1 抗性遗传学基础 9.3.2 遗传数据的应用 9.4 遗传学在实际抗性治理应用的展望 9.4.1 抗性治理策略分类 9.4.2 两种抗性治理项目的遗传学基础 9.4.3 预测抗性表达 9.5 结论与展望 参考文献 10 害虫抗药性治理策略 10.1 害虫抗药性的形成 10.1.1 野生种群中抗药性基因的遗传平衡 10.1.2 抗药性的形成 10.2 影响害虫抗药性形成的因子 10.2.1 遗传学方面的因子 10.2.2 生物学方面的因子 10.2.3 药剂施用方面的因子 10.3 抗药性治理策略 10.3.1 适度治理 10.3.2 饱和治理 10.3.3 多向进攻治理 10.3.4 根据我国目前的状况制定克服抗性的策略 参考文献 附录 抗药性治理杀虫药剂选择分类表 彩图

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1　杀虫药剂抗性的百年史
高希武
中国农业大学昆虫学系
　　害虫抗药性是随着杀虫药剂使用出现的自然现象，也就是所谓的“微进化”。自从1908年发现抗药性的现象以来，到现在已经有100余年历史，几乎涉及所有投入市场的药剂。害虫抗药性产生给农业生产以及公共卫生病媒昆虫防治带来了重大损失。据国际杀虫药剂抗性行动委员会（InsecticideResistanceActionCommittee，IRAC）统计，2001年由于抗药性问题美国杀虫药剂的投入增加4000万美元；1991年美国仅马铃薯甲虫造成的损失就达1600万美元；在美国由于棉铃虫对菊酯类药剂的抗性，如果替代50%后，防治费用需要增加1倍，产量仍然降低11%（Riley，1990）。在我国杀虫药剂抗性造成的损失也是巨大的，如20世纪六七十年代的棉蚜，20世纪90年代的棉铃虫，21世纪的水稻褐飞虱、烟粉虱等。
杀虫药剂的使用一直是害虫防治的主要手段，其环境和抗药性风险是导致杀虫药剂品种退出市场的主要因子。1908年石灰硫磺合剂防治一种介壳虫失败后，1914年A.L.Melander首次以“Caninsectsbecomeresistanttosprays？”为标题在美国昆虫学会主办的JournalofEconomicEntomology杂志上做了报道。1914~1946年，对无机农药抗性的报道又增加了11例。以DDT为代表的有机杀虫药剂由于其极高的活性给人们带来了错误的信息，认为抗性只是过去的事情。但是，家蝇对DDT产生抗性的事实使当初认为昆虫对有机杀虫药剂不产生抗性的幻想很快破灭。随着环戊二烯类、氨基甲酸酯类、甲醚类、有机磷类、拟除虫菊酯类，甚至生物农药［如苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuring?iensis）］等的商品化，在引入市场后2~20年后抗性问题都逐渐显现出来。2008年统计有553种害虫（包括螨类）对331种杀虫药剂产生了抗性，抗药性报道的事例达到7747起，主要分布在鞘翅目、双翅目、同翅目、鳞翅目等（表1.1，图1.1）（Whalonetal.，2008）。到目前为止，至少有600种以上的昆虫产生了抗药性，还没有对抗药性“免疫”的药剂。目前比较有效地统计抗性事例的数据库见美国密歇根州立大学的ArthropodPesticideRe?sistanceDatabase（APRD）（http：／／www.pesticideresistance.com），这是一个免费的网站，可以按药剂种类、害虫（包括螨类）种类、国家或地区等检索害虫抗药性发生的情况。
害虫对杀虫药剂产生抗性的倍数一般在几十倍到几千倍不等，甚至上万倍。抗药性的产生使药剂对靶标生物的最低有效剂量随之增加，农民不可避免地要通过增加施药的剂量（浓度）达到原来的防治效果，这就导致了环境污染的加重。最终的结果是制定的施药安全间隔期等没有实际意义，即使符合安全间隔期要求，由于施药剂量的加大，农产品残留仍然超标。图1.2显示出对靶标害虫的最低有效剂量、最大允许残留量和安全间隔期的关系。一般是依据农药的最低有效剂量制定其登记剂量，一般登记剂量要高于最低有效剂量。依据药剂对高等动物的毒理学参数（如由毒性试验制定的每日允许摄入量）

1　杀虫药剂抗性的百年史
 高希武
 中国农业大学昆虫学系
 　　害虫抗药性是随着杀虫药剂使用出现的自然现象，也就是所谓的“微进化”。自从1908年发现抗药性的现象以来，到现在已经有100余年历史，几乎涉及所有投入市场的药剂。害虫抗药性产生给农业生产以及公共卫生病媒昆虫防治带来了重大损失。据国际杀虫药剂抗性行动委员会（InsecticideResistanceActionCommittee，IRAC）统计，2001年由于抗药性问题美国杀虫药剂的投入增加4000万美元；1991年美国仅马铃薯甲虫造成的损失就达1600万美元；在美国由于棉铃虫对菊酯类药剂的抗性，如果替代50%后，防治费用需要增加1倍，产量仍然降低11%（Riley，1990）。在我国杀虫药剂抗性造成的损失也是巨大的，如20世纪六七十年代的棉蚜，20世纪90年代的棉铃虫，21世纪的水稻褐飞虱、烟粉虱等。
 杀虫药剂的使用一直是害虫防治的主要手段，其环境和抗药性风险是导致杀虫药剂品种退出市场的主要因子。1908年石灰硫磺合剂防治一种介壳虫失败后，1914年A.L.Melander首次以“Caninsectsbecomeresistanttosprays？”为标题在美国昆虫学会主办的JournalofEconomicEntomology杂志上做了报道。1914~1946年，对无机农药抗性的报道又增加了11例。以DDT为代表的有机杀虫药剂由于其极高的活性给人们带来了错误的信息，认为抗性只是过去的事情。但是，家蝇对DDT产生抗性的事实使当初认为昆虫对有机杀虫药剂不产生抗性的幻想很快破灭。随着环戊二烯类、氨基甲酸酯类、甲醚类、有机磷类、拟除虫菊酯类，甚至生物农药［如苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuring?iensis）］等的商品化，在引入市场后2~20年后抗性问题都逐渐显现出来。2008年统计有553种害虫（包括螨类）对331种杀虫药剂产生了抗性，抗药性报道的事例达到7747起，主要分布在鞘翅目、双翅目、同翅目、鳞翅目等（表1.1，图1.1）（Whalonetal.，2008）。到目前为止，至少有600种以上的昆虫产生了抗药性，还没有对抗药性“免疫”的药剂。目前比较有效地统计抗性事例的数据库见美国密歇根州立大学的ArthropodPesticideRe?sistanceDatabase（APRD）（http：／／www.pesticideresistance.com），这是一个免费的网站，可以按药剂种类、害虫（包括螨类）种类、国家或地区等检索害虫抗药性发生的情况。
 害虫对杀虫药剂产生抗性的倍数一般在几十倍到几千倍不等，甚至上万倍。抗药性的产生使药剂对靶标生物的最低有效剂量随之增加，农民不可避免地要通过增加施药的剂量（浓度）达到原来的防治效果，这就导致了环境污染的加重。最终的结果是制定的施药安全间隔期等没有实际意义，即使符合安全间隔期要求，由于施药剂量的加大，农产品残留仍然超标。图1.2显示出对靶标害虫的最低有效剂量、最大允许残留量和安全间隔期的关系。一般是依据农药的最低有效剂量制定其登记剂量，一般登记剂量要高于最低有效剂量。依据药剂对高等动物的毒理学参数（如由毒性试验制定的每日允许摄入量）
 表1.1　重要抗药性节肢动物事例和种数（Whalonetal.，2008）
 抗药性事例数抗药性种数
 节肢动物
 总数农业医学寄生其他传粉总数农业医学寄生其他传粉
 螨类102570824869007641231200
 蜘蛛类101000101000
 鞘翅目8848601383074681320
 桡足类101000101000
 革翅目2220220020403010
 双翅目226529119374330187261492100
 蜉蝣目200020200020
 半翅目162857700022175000
 同翅目9929893000585711101
 膜翅目3762260316311101
 鳞翅目17991799000085850000
 脉翅目210002100100100
 食毛目1144110000918000
 蚤目89089000909000
 缨翅目1331330000880000
 总和77474875270112840355330620229151
 所占比例／%10062．934．91．7＜1＜110055．336．55．22．7＜1
 
 
 图1.1　杀虫药剂抗药性百年进化（Whalonetal.，2008）
 
 图1.2　害虫抗药性对农药使用安全间隔期的影响（见文后彩图）
 以及人们的膳食结构制定药剂在每种作物上的最大允许残留量。然后依据登记剂量通过药剂品种在田间作物上的降解动态和最大允许残留量来制定安全间隔期。靶标生物产生抗药性后，农民会不自觉地增加施药剂量（或与其他药剂混合使用），这样施药后即使达到了当时制定的安全间隔期，药剂在作物上的残留也有可能超过最大允许残留量，尽管制定最大允许残留量时可能用的是登记剂量的倍剂量或更高。
 昆虫为应对杀虫药剂产生抗药性的策略主要有4种：①在体内合成能够分解杀虫药剂分子的酶；②用新的蛋白质替代杀虫药剂的靶标蛋白或靶标蛋白缺失；③增加表皮的厚度或改变表皮的结构，阻止药剂进入；④害虫发展了识别药剂的能力，通过行为逃避减少与药剂的接触。过去几十年来，杀虫药剂的分子靶标90%以上集中在昆虫的神经系统。由于市场上用于害虫防治的杀虫药剂分子靶标单一，害虫发展抗药性后很容易对其他品种的杀虫药剂产生交互抗性（表1.2）。自从发现了DDT的杀虫活性以来，人们创制了一系列作用于昆虫神经细胞轴突膜受体、影响细胞膜内外离子浓度梯度的药剂，应用最广泛的一类就是拟除虫菊酯类。应该说抑制神经细胞突触间隙乙酰胆碱酯酶的药剂是研发种类最多的，主要包括磷酸酯和氨基甲酸酯两大类。作用于神经细胞突触间隙的乙酰胆碱受体的药剂近10年来有了迅速的发展，新烟碱类药剂的发现彻底改变了过去沙蚕毒素类药剂活性低的局面。阿维菌素的发现大大促进了GABA?Cl离子通道复合体靶标的研究。
 表1.2　杀虫药剂的交互抗性（CasidaandQuistad，1998）
 抗药性机制交互抗性
 靶标敏感度降低
 电压门依赖性钠离子通道（击倒抗性，kdr因子）DDT、菊酯类药剂
 GABA门控氯离子通道环戊二烯类药剂、林丹等
 乙酰胆碱酯酶（AChE）有机磷、氨基甲酸酯类药剂
 解毒作用加强
 细胞色素P450广谱
 脂族酯酶及其他水解酶广谱
 谷胱甘肽转移酶（GST）广谱
 
 　　比较生理生化和分子生物学推进了选择性杀虫药剂新靶标的发现。昆虫生长发育、行为活动、飞行活动的调控机制将为发展生物合理性药剂提供重要的信息。生物化学和分子生物学知识和技术对于新化合物或植物保护因子的发现显得越来越重要（如毒素的发现与利用、转植物保护因子作物等）。相关生物基因组测序的完成为新药剂的创制提供了重要的分子靶标信息，通过搜索基因组―药物基因发现―转移基因―修饰基因（基因改造）等途径创制新的生物／生物源农药。通过分析昆虫基因组寻找新的蛋白质靶标，再通过蛋白质与新化合物互作研究发展新的杀虫药剂。
 新技术的出现使害虫抗药性的研究得到了快速的发展。基因组测序以及生物信息学的发展大大促进了害虫抗药性的研究。一些昆虫基因组的测序，使大规模寻找害虫抗药性基因有了希望，可利用RNAi等分子生物学技术验证其功能及其调控机理。
 许多科学家一直致力于害虫抗药性的研究，试图阻止或延缓害虫抗药性的产生；通过种群、个体、蛋白质以及分子水平研究，在抗药性出现前提出预警，提出有效的治理策略，为新杀虫药剂的创制提供分子学基础。
 害虫抗药性引起的防治失败频繁发生，使杀虫药剂抗药性治理引起了世界广泛关注，特别是一些跨国农药企业更是以此为工作重点。最初以跨国农药企业为主成立杀虫药剂抗药性行动委员会（http：／／www.irac?online.org／），目的是为预防和治理杀虫药剂抗性提出合理的建议。
 参考文献
 高希武.1996.棉铃虫的化学防治技术和抗药性治理.见：张青文，高希武，蔡青年.棉铃虫综合防治新技术.北京：
 北京农业大学出版社：39?70.CasidaJE，QuistadGB.1998.Goldenageofinsecticideresearch：past，present，orfuture？AnnuRevEntomol，43：
 1?16.GilbertLI，GillSS．2010．InsectPharmacology：Channels，Receptors，ToxinsandEnzymes，SaltlakeCity：AcademicPress．RileyM．1990．PyrethroidresistanceinHeliothisspp．In：GreenMB，leBaronHM，MobergWK．ManagingResist?
 ancetoAgrochemicals．Washington．AmericanChemicalSocietySymposiumSeries421：134?148．WhalonME，Mota?SanchezD，HollingworthRM.2008.GlobalPesticideResistanceinArthropods.Trowbridge：Crom?wellPress.
 2　昆虫电压门控钠离子通道与抗药性张　兰
 中国农业科学院植物保护研究所
 2.1　引　　言
 电压依赖性钠通道（voltage?dependentsodiumchannel）是存在于脊椎动物和无脊椎动物可兴奋细胞膜上的一种糖基化大分子蛋白质，主要调控细胞膜钠离子的瞬时通透性，参与形成细胞膜动作电位的上升相，在细胞兴奋性的传导上具有重要作用，是多种脂溶性神经毒素，如蟾毒素、藜芦定、乌头碱、木藜芦素、拟除虫菊酯类杀虫剂、短裸甲藻毒素以及雪卡毒素等的作用靶标。这些毒素促进钠离子通道打开，引起静止膜电位的去极化，从而严重影响神经、肌肉以及心脏组织的应激性。这类脂溶性神经毒素中毒导致动物体应激组织的过度兴奋，伴随着抽搐、麻痹以致死亡。脂溶性神经毒素影响钠离子门的机制尚未研究清楚。近年来利用定点诱变技术对钠离子通道蛋白的受体位点定位为这一问题的解释提供了线索。值得一提的是，蟾毒素和藜芦定的电位门钠离子通道α亚基受体位点似乎毗连或重叠于局部麻醉剂、抗抑郁药和抗痉挛药等治疗性药物的受体位点。
 拟除虫菊酯（pyrethroids）是一类重要的合成杀虫剂，具有高效、广谱、低毒和能生物降解等特性，被广泛应用于农业和卫生害虫的防治。迄今已商品化的拟除虫菊酯有50多种，占全世界杀虫剂市场份额的25%左右（毛协良，2001；Shaferetal.，2005）。神经生理学研究表明，钠通道是拟除虫菊酯的主要毒理基础，拟除虫菊酯主要是干扰电位依赖的钠离子通道闸门开闭的动力学，使得钠离子通道延迟关闭，引起重复后放（repetitiveafterdischarge）和突触传递的阻断（Salgadoetal.，1983c；SoderlundandBloomquist，1989）。由钠通道靶标部位敏感度降低而引起的对DDT和拟除虫菊酯抗性称为击倒抗性或击倒型抗性（kdr?typeresisatnce），这类抗性首先在一个DDT抗性家蝇品系中被发现（Bus?vine，1951），后来Sawicki（1978）报道了一个家蝇品系对Ⅱ型拟除虫菊酯―――溴氰菊酯的抗性高达500倍，称之为超击倒抗性（super?kdr）。kdr和super?kdr神经不敏感的分子基础还不十分清楚，但普遍认为，由于被修饰的钠通道减少了拟除虫菊酯与之结合的敏感性，因而导致抗性的发生（BloomquistandMiller，1986）。
 2.2　钠离子通道的结构和功能
 脊椎动物与非脊椎动物的神经细胞膜上有大的糖基化蛋白形成的跨膜小孔，称为离子通道（图2.1B）。它们是具有高度选择性的亲水性通道，可让适当大小、适当电荷的离子通过。与拟除虫菊酯击倒抗性有关的钠离子通道是一类因膜电位的变化而打开或关闭
 的电压门控性离子通道（曹晓梅和孙晨熹，2001）。根据功能钠离子通道由三部分组成：
 ①选择性滤器（selectivityfilter），位于细胞外膜，允许适当大小和适当电荷的离子通过，钠离子有高度的选择性，最易通过；②电压传感器（voltagesensor），位于内膜、外膜之间，对膜电位变化敏感，可控制闸门的开关；③闸门，位于内膜，为通道的内侧口，当膜上带电粒子做电荷运动时引起一个电压依赖性变化，因此在钠离子通透之前的瞬间，产生微弱的门控电流或门电流（gatingcurrent），其大小为钠电流的0.3%（唐振华等，2004）。
 
 图2.1　钠通道的横切面（唐振华等，2004）A.大鼠脑Na+通道的拓扑模型，图示3个亚基推导的跨膜方向，河豚毒素（TTX）和蝎毒素（ScTX）的结合部位，寡糖链（图中以波纹线表示）和依赖cAMP的磷酸化部位（P）；B.细胞外侧表观图，图示α亚基的4个跨膜结构域中的一个跨膜离子孔的形成
 已报道至少有5种不同的｜α亚单位基因编码不同的钠离子通道，一种最初由电鳗电传导组织分离，3种来源于鼠脑（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型），一种来源于小鼠肌肉组织，所有这些通道都包括1个240~260kDa（1800~2000个氨基酸）的大型糖基化｜α亚基跨膜多肽。鼠脑的钠离子通道不仅有1个｜α亚基（260kDa），还有2个小的亚基｜β1（36kDa）和｜β2（33kDa）（Catterall，1988）。纯化出具有功能的电鳗钠离子通道仅具1个｜α亚基，这就意味着｜α亚基至少包含通道的大部分功能区域（Catterall，1992）。根据果蝇para电压门控钠离子通道｜α亚单位一级结构的克隆和测序结果，得到基于表达序列的钠离子通道的结构模型（图2.2）（Nicholson，2007）。
 如图2.2所示，钠离子通道的主要亚基―――α亚基有4个同源重复的结构域（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区），每一结构域均有6个相似的跨膜螺旋片段（S1~S6）以及一个S5与S6之间保守序列元件。这4个结构域以顺时针方向折叠，使的结构域Ⅰ和Ⅳ最近，形成选择性过滤器，S5与S6之间保守序列元件形成外孔庭（pore）。在每个同源结构域中最保守的跨膜螺旋片段是S4，这个区域由1个带正电荷的氨基酸跟随2个非极性氨基酸残基在每一螺旋中重复4~8次，形成通道的电压敏感元件，称为电压传感器（voltagesensor）。在同源结构域Ⅲ和Ⅳ之间有一个短的保守序列片段（Ile?Phe?Met，IFM），它是通道的失活门（in?activationgate）。｜β1亚基以非共价键附着于α亚基，而｜β2亚基是以二硫键共价的方式附着于α亚基。β亚基是完整的膜糖蛋白，这些糖蛋白与磷脂双层互相作用。糖基化对神经元中的功能性通道的生物合成和组成是必需的，如果糖基化被抑制，则新合成的α亚基迅速被降解，就不能插入膜。至今在昆虫中未发现辅助亚基｜β1和｜β2，但最近在家蝇中发现了一个辅助亚基，该亚基使果蝇tipE基因的直向同源基因，在功能上类同于脊椎动物中的β亚基，而在结构上却是不相关的，该亚基称为Vsscβ亚基（Leeetal.，2000）。
 
 图2.2　钠离子通道结构示意图（Nicholson，2007）
 图2.3描述了钠通道从关闭到开放的门控反应过程。每个结构域都可由于电子的移动而引起电压变化，使S4片段（电压传感器）移动，从而使其构象发生改变（Yangetal.，1996；ChandaandBezanilla，2002；Cestèleetal.，2006）。在4个结构域的构象都发生改变后，跨膜口才开启，最终导致通道开放。无论是关闭状态还是开放状态均可因连接结构域Ⅲ和Ⅳ的细胞内环向内折叠而使通道失活。在开放状态，内环向内折叠产生快速失活，在关闭状态时产生慢失活。在突变或其他抑制失活的钠通道恢复实验中证实，这个细胞内环是一个包含关键疏水序列IFM的连接片段。据推测IFM疏水片段在通道失活的时候向内折叠进入开闭孔内部（Eaholtzetal.，1994）。
 
 图2.3　Na+通道门控的程序（唐振华等，2004）
 图2.3描述了Na+通道从关闭到开放的反应途径。每个方框表示α螺旋的一个同源结构域。每个结构域都经历由电压促使S4片段移动，从而引发构象改变，最终导致通道开放的过程。最后的关闭状态和开放状态均可因连接结构域Ⅲ和Ⅳ的细胞内环向内折叠入跨膜孔的细胞内口而使通道失活。在开放状态向内折叠引起快速失活，在关闭状态向
 内折叠引起慢失活。
 Payandeh等（2011）报道了一种来自弓形杆菌（Acrobacterbutzleri）外孔庭关闭形态的电压门控钠离子通道的晶体结构（NavAb）。他们的研究表明电压传感器中的精氨酸门控反应控制着多亲水性相互作用，包括氢原子与蛋白质骨架连接。电压传感器和跨膜螺旋片段S4~S5的连接区通过围绕外孔庭底部的枢纽旋转，使得外孔庭膨胀。选择性过滤器是一种短的、约4.6?宽、充满水的四方酸链结构，围绕在离子通路的最狭窄部分。这种独特结构形成一种高空间强度阴离子配位位点，凭借与谷氨酸侧链的直接作用使Na+部分失水，保证Na+的选择性。外孔庭侧面的空洞可被脂肪酸穿透直到中央腔，这些通道允许小的、疏水性孔阻遏药物的通过。
 NavAb是NaChBac家族中的一员，具有电压门控钠离子选择性离子通道功能。钠离子通道由4个重复的结构域组成，每一结构域均由6个相似的跨膜螺旋片段（1~6）以及一个S5~S6保守序列元件（P2和P）组成（图2.4A）。对NavAb的结构分析进一步论证了S1N螺旋与S2?S3环能覆盖电压传感器（VSD）结构的内表面。电压门控离子通道中的S2?S3环较为保守，同时两侧的Phe肽链可能参与电压门闭?开过渡中的电压传感器在膜中的稳定作用。S1N?S3区域可能涉及电压门激活的调节功能（图2.4B）。电压门控传感器内表面被隐藏后，大量的亲水基团从外表面转移至疏水膜控区（HCS）近10?的距离。疏水膜控区有高度保守的基团（Ile22、Phe56、Val84），这些保守的基团有助于封闭电压传感器，从而保证在S4移动过程中离子的渗漏发生。因此，电压门控钠离子通道的结构与功能分析揭示出关于电压传感器作用的两个方面：钠离子通道存在大量结合亲水性物质的外表面；电压传感器被覆盖的一半面积集中着电场能。
 NavAb的激活控门是预先封闭的。Met221能彻底关闭离子通道。NavAb的S6螺旋与其他闭孔结构有一定重叠，这与KV1.2开孔结构有所不同。激活控门处发生的类似虹膜微妙膨胀一样足以开启孔道，而周边S5?S6链接区可能会妨碍孔道直径的进一步扩大。在0mV下，NavAb中的电压感受器被激活，但是其VGIC上的孔道却是封闭的。本研究中的NavAb结构分析是在S6内表面附近的Cys（Ile217Cys或Met221Cys）实现的。基于VGIC电压门的动力模型分析，Cys的取代显然能锁住离子通道预开状态。
 VIGC对特定的阳离子有一定选择性，而这些离子的传导速率几近于自由扩散速率。本实验的NavAb的结构分析表明Nav离子通道的选择特异性与高传导率极为相关。NavAb孔道模型由漏斗状的外管、选择性透膜、中央大孔及细胞内激活控门组成。中央大孔通过水合作用结合钠离子并能在疏水表面快速扩散。孔道中的P1螺旋规则有序，通过电荷互作稳定中央孔道中的阳离子快速转运，其过程与钾离子通道类似。另外，P2螺旋在细胞外形成外漏斗状的小管。但此类结构未见于钾离子通道中，这可能是因为钠离子通道与钙离子通道外表面有一个保守结构元件。
 NavAb中的离子传导通道有大量负电荷分布，而且其选择性透膜会在膜外形成最狭窄的有效受控区域。离子传导研究表明，NavAb中的选择性透膜上分布着面积约为3.1×5.1?的负电荷场强，而钙离子通道中其面积约为5.5×5.5?。突变模型研究表明，Glu侧链与离子通道中离子选择性有极大关系。在NavAb中，4条Glu177侧链构成约6.5×6.5?的区域，其中还包含着~4.6×4.6?的孔口。Glu177侧链间相互作用决定钠
 
 图2.4　NavAb分子结构和VSD激活后的分子结构（Payandehetal.，2011）（见文后彩图）A.NavAb的结构元件。由6个跨膜片段（S1~S6）组成的一个亚基显示图中，同时紧邻着的VSD没有显示出。B.VSD横纵向内部结构分布。ENC（红色），INC（红色），HCS（绿色），S1N螺旋上的氨基酸基团（天蓝色）及S2?S3环上的苯丙氨酸（紫色），S4结构及门控电位（R1?R4）（黄色）。C~E.门控电荷间的氢键交联（点线距＜3.5?）。FO?FC等高线网分布于E96和R1?R4（其面积分别为1σ、1σ、1.5σ、2.5σ和1.75σ）。F.S3?S4环。根据其主链成晶温度分布着色（蓝色＜50?2；红色＞150?2）。FO?FC等高线网分布面积分为1.5σ（灰色）和2.5σ（粉红色）
 离子通道和钙离子通道的离子选择性。
 对NavAb的结构分析加强了我们对Glu177侧链重要性的认识。其中P螺旋终止于Thr175，而Thr175又与邻亚基的Trp179相互作用，从而能紧紧将其锁定在选择性透膜区域。同时，Thr175和Trp179间的小肽链会形成一个紧密的转角以暴露Thr175和Leu176中的羰基基团来通透离子。另外，Glu177侧链还能与P2螺旋上Ser180（2.6?）和Met181（3.1?）的氨基形成氢键。P螺旋上Gln172和Glu177中的羰基形成的氢键有助于维持选择性透膜的结构稳定。但是，因不同亚基间可能重组，NavAb中的Glu177和Ser178的侧链处于两个不同的微环境，这与在钙离子通道蛋白中对应氨基酸的不同功能是一致的。
 除了Glu177侧链，钠离子通道蛋白其他部位都无法检测到电荷密度，这与检测到的钠离子通道低亲和力（Na+的Kd＞350mmol／L）是一致的。相反，在Glu177侧链部位检测有强电荷密度（＞4?）。这些电荷密度可能是阳离子或溶剂分子分布于选择透过膜上
 造成的强信号。
 2.3　钠离子通道进化历史与基因
 钠离子通道是首批发现的离子通道蛋白超家族中的第一个成员，其离子通道超家族还包括如下成员：电压门控钾离子通道、电压门控钙离子通道、色氨酸相关的通道（一类丰富的阳离子通道家族）和环核苷酸门控通道。但是在分子进化地位上，钠离子通道家族是电压门控离子通道中最新的一类，其分化于结构相似的钙离子通道蛋白，两者有着较多的同源结构。然而，钙离子通道可能起源于钾离子通道及环核苷酸门控通道，而且期间还经过两轮的基因拷贝重组才出现钙离子通道。因为钾离子通道及环核苷酸门控通道只有经过四聚体的组装才能形成功能性的离子通道。四聚体钠离子通道的发现与后生动物门的进化时间相冲突，因为后者存在专门的神经元。尽管典型的四聚体钠离子通道至今尚未发现于原核生物中，但近年有报道证实嗜盐菌属碱芽孢杆菌（Bacillushalodurans）钠离子通道的存在。这个单结构域构成的电压门控钠离子通道与钙离子通道有着序列同源性及相似药理动力学特征，这可能表明钠离子通道与钙离子通道间的起源与远祖离子通道的进化相似。
 在许多动物中都已发现电压门控钠离子通道基因的存在，如家蝇、水蛭、乌贼、水母、哺乳动物及非哺乳类的脊椎动物。无脊椎动物的钠离子通道蛋白与哺乳动物钠离子通道蛋白的生物物理特性、药理动力学特征、基因结构，甚至和内含子剪切位点很大部分都相似，这进一步证实了远祖钠离子通道在脊椎动物门与无脊椎动物门分化前就已存在。
 编码人和啮齿动物的钠离子通道的脊椎动物α亚基基因是现今研究的最成熟的一类基因。这些钠离子通道的跨膜区与细胞外结构域的氨基酸序列同源性在50%以上，从而被归类于一个亚家族。根据国际药理学联合会药物动力学惯例，钠离子通道的命名要包括主要通透离子的化学式简称，主要的生理调节因子，该亚家族的序号及其再亚家族内的专门序号，如Nav1.1.据统计，至少有20个外显子参与编码这9类钠离子通道（图2.5）。进化分析表明，该9个基因分为4组，每组的成员都位于同一染色体上。而且含有α亚基基因的4个染色体是同源染色体，同时每个染色体上都还存在编码参与模式发育调控的转录因子相关基因簇Hox。Nav1.1、Nav1.2、Nav1.3和Nav1.7都位于人和小鼠的2号染色体。这4个通道具有序列同源性和相似的生物物理特性，同时都能为纳米级别浓度的河豚毒素所抑制，并广泛表达于神经元中。另一簇基因Nav1.5、Nav1.8、Nav1.9位于小鼠3号染色体上。尽管3号染色体上的钠离子通道与2号染色体上的钠离子通道有着近75%的氨基酸同源性，但相对于2号染色体，3号染色体上钠离子通道蛋白中某些氨基酸的变化会导致不同程度河豚毒素抗性的发生。例如，Nav1.5作为心脏中的一类主要钠离子通道蛋白，而其结构域Ⅰ中孔道区域的一个苯丙氨酸（Phe）为半胱氨酸（Cys），这一单一氨基酸的替换能造成其钠离子通道蛋白对河豚毒素的敏感性降低近200倍。Nav1.8和Nav1.9相应的氨基酸都是丝氨酸（Ser），这个氨基酸的改变甚至会造成更高的河豚毒素抗性的出现。后两个钠离子通道倾向表达于外围感受神经元细胞中。其他的等位蛋白Nav1.4（骨骼肌）和Nav1.6（中央神经元）与2号染色体上的钠离子通道蛋白有着近85%的氨基酸同源性和相似的功能特征，甚至包括对河豚毒素的敏感浓度范围。尽管它们存在这么高的相似性，最大简约法进化分析表明Nav1.4和Nav1.5与2号染色体上的钠离子通道蛋白进化距离较远，这与Nav1.4（人11号染色体，小鼠17号染色体）和Nav1.4人15号染色体，小鼠12号染色体在不同物种中染色体定位差异是一致的。
 
 图2.5　电压门控钠离子通道α亚基进化树（FrankandWilliam，2003）
 使用ClustalIW软件对鼠电压门控钠离子通道基因进行比对，进化树用PAUP软件绘制。
 与鼠钠离子通道基因相对的人类直系同源基因在人类染色体的位置标注在右侧
 现如今已又发现第10个钠离子通道NaX，其定位于2号染色体其他钠离子通道附近，但是进化分析表明其与先前的序列相差太远。其主要差异在于电压感受器及门控激活诱导，同时无法检测到其在不同类型细胞的表达状况。这意味着NaX可能并不是作为电压门控钠离子通道而存在的。经证实，NaX基因敲除的小鼠下丘脑不能感受到细胞外的盐浓度压力，这深刻地表明NaX可能作为盐浓度感受器而不是电压门控通道蛋白。
 β亚基在人染色体上的位置现在都已知，β1基因定位于19号染色体，而β2和β3都定位于染色体11。尽管β3和β1序列同源性和功能相似性较高，但是β3似乎与β2的进化关系相对更近些。
 2.4　昆虫钠离子通道结构与功能
 2.4.1　昆虫钠离子通道结构与功能
 　　在20世纪80年代末，DSC1和para两个可能的钠离子通道基因在果蝇中鉴定出。其中DSC1基因是由LarrySalkoff及其助手使用黄鳝钠离子通道基因探针从果蝇基因组文库检测出来的，从而确定其可能与钠离子通道基因相关。另一类DSC1同源基因随后也在德国小蠊（Blattellagermanica）中鉴定出并命名为BSC1（Liuetal.，2001）。两个基因的α亚基具有4个同源结构域，而且都跨膜6次。近年有人根据DSC1和BSC1这两个钠离子通道蛋白与黄鳝及哺乳动物的钠离子通道蛋白结构相似性从而推测DSC1和
 BSC1可能是电压门控钠离子通道。但是，又有最新研究表明DSC1和BSC1编码的是新型钙离子通道蛋白，而并非钠离子通道蛋白。对所有的电压门控钠离子通道，包括昆虫钠离子通道，其结构域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ中连接S5?S6片段的环上对应的氨基酸分别为D、E、K和A，而在该离子通道蛋白上对应的氨基酸分别为E、E、E和E。点突变诱导实验表明在结构域Ⅲ上的E氨基酸决定着BSC1的钙离子选择性。同时，无脊椎动物中其他的可能的钠离子通道蛋白ApCSN1（Aiptasiapallid，海葵）、CYNA1（Cyaneacapillata，水母）、PpSCN1（Polyorchispenicillatus，海蜇）和LbNav1（Loligobleekeri，乌贼）都在其结构域Ⅲ上发现E氨基酸的存在。尽管这些通道蛋白仍需要功能表达分析才能进一步确定，但是依此类推，无脊椎动物中其他的类DSC1／BSC1基因有可能也是钙离子通道蛋白。同时，DSC1／BSC1通道在昆虫中的生物学功能还需要进一步测定。有研究表明果蝇某种嗅觉缺失后遗症与DSC1的部分抑制性表达相关，表明该DSC1可能参与嗅觉的调节作用（Zhouetal.，2004；Kulkarnietal.，2002）。
 Para基因是由BarryGanetzky实验室从温度敏感的麻痹表型突变体中分离到的（Loughneyetal.，1989）。Para钠离子通道蛋白与哺乳动物钠离子通道蛋白α亚基具有较高的同源性及相似整体结构。哺乳动物钠离子通道蛋白维持其正常功能的关键位点，如钠离子选择性相关的氨基酸，也保守于Para钠离子通道蛋白。在非洲爪蟾卵母细胞中的对Para钠离子通道蛋白功能表达与鉴定证实该基因编码的是钠离子通道蛋白。除了其与DSC1通道蛋白有着较高序列同源性并于钙离子通道蛋白α1有着有限序列相似性外，果蝇基因组中没有任何其他基因再与Para基因相似（LittetonandGanetzky，1989）。因此，Para基因似乎是果蝇中唯一编码钠离子通道蛋白的基因，而且可能也存在于其他昆虫基因组中。
 因钠离子通道与农药抗性的发生密切相关，类Para基因也在几个医学或农业重要昆虫中鉴定出。但是，获得的cDNA并不完整，完整的cDNA目前只有3个：家蝇Vssc1、德国小蠊BgNav和蜂虱VmNav。序列完整性有利于在非洲爪蟾卵母细胞成功表达这些类Para基因，从而彻底验证其是否也为功能性的钠离子通道。
 在非洲爪蟾卵母细胞过量表达昆虫钠离子通道蛋白需要一小段的跨膜蛋白TipE，其片段跨膜2次形成胞质环，而且羧基端与氨基端都在细胞内表面。将TipE和Para共表达于非洲爪蟾卵母细胞，增加了表达丰度并改变了蛋白质活化动力参数，这表明TipE可能作为哺乳动物钠离子通道中β亚基一样的辅助性亚基（Fengetal.，1995；Warmkeetal.，1997）。从家蝇克隆出的TipE同源基因似乎也能充当TipE的角色。TipE也能增强BgNav在卵母细胞的表达。这些结果都证实了不同物种间跨膜蛋白功能保守性的存在。
 近年，在果蝇中鉴定到4个TipE同源基因（TEH1、TEH2、TEH3、TEH4），而且这些同源蛋白的二级结构也与TipE的结构类似。TEH1、TEH2、TEH3都能像TipE那样增加Para基因表达量，而TEH4却不能。TEH1也能改变Para通道蛋白突变体的电压门控激活与抑制功能。有趣的是，除了TEH1只在中央神经系统中表达外，TEH2、TEH3、TEH4都普遍表达于神经组织与非神经组织中（Derstetal.，2006）。这些蛋白质在昆虫组织细胞中调控钠离子流或其他离子流的作用仍待深入研究。
 2.4.2　昆虫钠离子通道转录子的选择性剪接
 Para转录子的选择性剪接机制第一次报道于果蝇中（ThacherayandGanetzky，1994）。迄今为止，该基因已发现有9个选择性剪接位点?a、b、c／d、I、j、e、f、h、l／k。位于细胞内连接子中外显子a、b、I、j、e、f、h都是可选的，同时两个特有外显子c／d和l／k在跨膜区域。这些选择性剪接位点在Drosophilavirilis、家蝇Vssc1、德国小蠊BgNav也是保守的。这些保守位点似乎只局限于昆虫钠离子通道。例如，果蝇中仅仅2个剪接位点b和l／k与VmNav中对应的剪接位点一样，而后者有3个自身独特的剪接位点。尽管剪接位点在昆虫中是高度保守的，但是外显子的使用频率却是不尽相同的。例如，60%的Para转录子与Vssc1转录子都包括有外显子b，但不到20%的BgNav转录子没有外显子B（大写字母表示选择性外显子）。
 在结构域ⅢS3?S4上果蝇l／k剪接位点对应处，BgNav有3个专有外显子G1、G2和G3。外显子G1和G2具有65%的序列同源性，并与果蝇中的外显子l和k相对应。然而，外显子G3与G1或G2无序列同源性，而且其内还有一个终止密码子，导致只含前2个结构域的部分蛋白质的产生。有趣的是，在保守的剪接位点处，VmNav含有一个选择性外显子3，其编码结构域ⅢS3?S4。因结构域ⅢS4为钠离子通道蛋白功能所必需，所以外显子的切除很可能会导致非功能性的离子通道。此外，昆虫中这个区域的外显子／内含子重排与脊椎动物钠离子通道Nav1.6（小鼠、人、鱼）对应的区域的重排方式是一致的。像BgNav的G3，哺乳动物对应的外显子也存在一个终止子，产生一个类似的只有前2个结构域的部分蛋白质（Plummeretal.，1997）。因此，这个区域的选择性剪接位点及剪接方式似乎起源于共同的祖先，而且普遍保守于各大类物种中。
 2.4.3　昆虫钠离子通道转录子的RNA编辑
 RNA编辑是一类普遍的转录后修饰，其可以通过改变转录子中特定位点来显著改变蛋白质的功能。RNA编辑导致碱基的替换、插入或缺失。特别是A?I和U?C编辑曾报道于昆虫钠离子通道基因中（Bass，2001）。通过直接的测序或限制性内切核酸酶酶切位点的分析可得果蝇中para转录子存在10个A?I编辑位点。其实际的编辑位点可能大于10，因为研究中涉及的基因只是部分片段。10个RNA编辑位点中有8个位点涉及跨膜区域或细胞内链接区的氨基酸位点变化。其中一些RNA编辑位点也保守于D.virilis。但是，因氨基酸的替换所造成的功能性缺失仍需进一步确定。奇怪的是，A?I编辑位点不存在BgNav。相反，在BgNav中发现有2个独特的A?I和3个U?C编辑位点，其碱基替换会影响跨膜区域的氨基酸变化。其中，一个U?C编辑位点F／S1919也发现于para（Liuetal.，2004；Hanrahanetal.，2000）。不过目前还不清楚是否类似的RNA编辑也会存在于哺乳动物钠离子通道转录子中。
 2.4.4　选择性剪接与RNA编辑后钠离子通道蛋白的功能
 正如上文所述，不同哺乳动物组织及细胞中钠离子通道蛋白的功能多样性与不同钠离子通道基因的选择性表达有关（YuandCatterall，2003）。类似地，不同昆虫神经元中

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