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Kv7（KCNQ）通道对控制膜兴奋性至关重要，其异常会引发癫痫等中枢神经系统疾病。目前缺乏体内可视化方法。研究人员设计荧光探针 FPKv-1/-2，发现 FPKv-1 对 Kv7 通道亲和力、选择性高，可用于高通量筛选，为相关研究提供工具。
在生命科学领域，钾离子通道的研究一直是热点。电压门控钾通道（Kv）家族庞大，其中 Kv7（KCNQ）亚家族在神经元、心肌细胞等可兴奋细胞的膜兴奋性调控中扮演关键角色。像 Kv7.1（KCNQ1）主要在心脏表达，Kv7.2–7.5（KCNQ2–5）则在神经系统广泛分布。它们的功能异常与癫痫、疼痛性精神分裂症等中枢神经系统疾病密切相关。然而，尽管有全细胞膜片钳、Rb?外流测定等功能评估方法，却一直缺少高灵敏度、能在体内可视化 Kv7 通道表达的工具。传统基于香豆素荧光团的探针发射波长较短（470 nm），限制了在深层组织中的应用，因此开发长波长、高特异性的荧光探针迫在眉睫。
为解决这一难题，国内研究人员开展了针对 Kv7 通道可视化探针的研究。他们设计并合成了新型荧光探针 FPKv-1 和 FPKv-2，相关成果发表在《Bioorganic Chemistry》。
研究中用到的主要关键技术方法包括：通过核磁共振（1H NMR、13C NMR）对探针结构进行表征；利用电生理学技术检测探针与 Kv7 通道的相互作用及对通道电流的影响；运用共聚焦成像技术观察探针在活细胞中对 Kv7 通道的可视化效果。
设计与合成
Kv7 通道缺乏化学反应性和催化活性，无法基于化学反应机制设计探针。研究人员基于分子内旋转限制的荧光发射机制，以 Kv7 强激动剂 L3–8 为靶向基团，喹啉丙二腈（QM）为荧光团，设计了 FPKv-1 和 FPKv-2。荧光光谱分析显示，二者荧光强度受分子旋转调控，在高粘度溶剂甘油中的荧光强度比在 DMSO 中增加约 16 倍，表明分子内旋转限制机制有效。
电生理学与选择性研究
电生理学实验表明，FPKv-1 能激活 Kv7 通道电流，且对 Kv7 通道的亲和力显著高于 TRPA1、TRPV1、TRPV3 等其他离子通道，展现出高选择性，而 FPKv-2 在选择性上稍逊。这证实 FPKv-1 可特异性作用于 Kv7 通道。
共聚焦成像
共聚焦成像结果显示，FPKv-1 能够清晰可视化活细胞中的 Kv7.2/7.3、Kv7.4、Kv7.5 通道，实现了对 Kv7 通道在细胞内定位的直观观察，为研究其在生理和病理过程中的分布提供了有力工具。
结论与意义
研究成功设计并合成了新型荧光探针 FPKv-1，其对 Kv7 通道具有高亲和力、高选择性，能有效可视化活细胞中的 Kv7 通道。该探针不仅为 Kv7 通道的定位和功能研究提供了新的分子工具，还可应用于 Kv7 激动剂的高通量筛选，为深入探究 Kv7 通道在生理和病理过程中的作用奠定了基础，有望推动癫痫、疼痛性精神分裂症等中枢神经系统疾病的诊断和治疗研究。
