烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）是五聚体配体门控离子通道,可分为肌肉型和神经型两大类型。其中肌肉型nAChRs主要分布在神经肌肉接头处,介导神经肌肉接头处神经传导。而近年来研究发现肌肉型nAChRs是许多疾病的潜在靶点,包括:重症肌无力,横纹肌肌瘤,肌肉萎缩等都与其密切相关。芋螺毒素（Conotoxin,CTx）是热带海洋软体动物芋螺分泌出的一类活性多肽,能选择性靶向于不同种类的离子通道和受体,可作为药理学研究的重要工具或者探针。GI是从地纹芋螺(Conus 中获得的3/5型α-芋螺毒素,对肌肉型nAChRs具有较强的阻断作用,可作为受体研究的重要工具。本研究以GI为基础,通过丙氨酸扫描设计突变体,利用电生理技术对突变体活性进行筛选,旨在发现活性更强、选择性更好的GI突变体探针。同时,利用同源模拟与分子对接技术对GI与肌肉型nAChRs相互作用的分子机制进行解析。研究结果表明:α-芋螺毒素GI一级结构中有5个关键氨基酸,当Pro⁵,Gly⁸,Arg⁹和Tyr¹¹突变成Ala时,突变体对肌肉型nAChRs的活性较本体分别下降了 9.3倍,29.1倍,8.5倍和65.1倍;当Asn4,His¹⁰和Ser12突变成Ala时,突变体对肌肉型nAChRs的活性基本保持不变;当Glu1突变成Ala时,突变体对肌肉型nAChRs的活性较本体增强了 3倍,其半阻断剂量(IC₅₀)为1.7 nM,而且[EIA]GI突变体对其它nAChRs几乎没有活性,选择性较GI有所提高。通过同源模拟和分子对接技术对GI与肌肉型nAChRs相互作用的分子机制进行了解析,发现GI Loop2中的Tyr¹¹与δ亚基主要通过疏水性相互作用,是GI与肌肉型nAChRs紧密结合的一个重要因素。EI是从乌龟芋螺（Conus ermineus）中获得的4/7型α-芋螺毒素,不仅对肌肉型nAChRs具有较强的阻断作用,而且对神经型nAChRs也有抑制作用。与其它4/7型α-芋螺毒素不同的是,作用于肌肉型nAChRs EI的N端含有3个氨基酸。本研究以EI为基础,通过丙氨酸扫描设计突变体,同时基于α-芋螺毒素EIN端氨基酸的数目设计3个不同的截断类似物,利用双电极电压膜片钳技术对突变体活性进行筛选,旨在发现活性更强、选择性更好的EI突变体探针。最后,利用CD对EI与肌肉型nAChRs相互作用的分子机制进行解析。研究结果表明:α-芋螺毒素EI一级结构中有5个关键氨基酸,当His7,Pro⁸,Met12和Pro¹⁵突变成Ala时,突变体对肌肉型nAChRs的活性较本体均显著下降。当Ser13突变成Ala时,突变体对肌肉型nAChRs的活性较本体增强了 2倍,同时对神经型nAChRs几乎没有活性,选择性较EI有所提高。另外,研究发现α-芋螺毒素EI N端氨基酸维持肌肉型乙酰胆碱受体活性有非常重要的意义,而且截断物△1-3,EI完全丧失肌肉型nAChRs活性。CD也解释了截断物△1-3 EI作用于肌肉型nAChRs活性丧失是由于EI空间结构被破坏。本研究对GI,EI中的关键氨基酸及其作用机制进行了研究,并发现了活性更好,选择性更强的突变体探针。该结果为基于GI,EI设计肌肉型nAChRs的分子探针提供了指导,同时也为芋螺毒素的进一步开发和应用提供了基础。