目的:TRPV1（瞬时受体电位香草素1）通道是细胞膜上非选择性阳离子通道,可以参与生物体内的多种生理病理过程,尤其在痛觉产生与传导以及痛觉敏感性增强等方面发挥重要作用,已经成为镇痛药的新靶标。辣椒主要成分之一的辣椒素能够给人以辛辣的感觉,作为TRPV1的特异性激动剂,其激活TRPV1受体的分子机制已经通过一系列的实验得到了验证。与辣椒相似,生姜也可以通过其香草素化合物有效成分激活伤害性TRPV1离子通道而传导刺激性反应。尽管目前用于探索香草素类似物激活TRPV1分子机制的相关技术相当成熟,但这些化合物如何与TRPV1相互作用仍不清楚。鉴于此,我们对生姜中辛辣化合物激活TRPV1的结构机制进行了相关研究。方法:在本研究中,我们主要使用计算结构建模和分子对接来预测生姜化合物中可能与TRPV1通道产生相互作用的关键氨基酸残基,之后通过功能验证方法,主要通过电生理技术和活细胞钙成像技术两种方法以及点突变相结合的方法研究配体化合物与TRPV1通道相互作用的结构机制。结果:1.生姜中三种代表性香草素化合物均可以激活野生型TRPV1通道(6-姜烯醇:EC₅₀=1.4±0.1μM;6-姜酚:EC₅₀=2.9±0.3μM;姜酮:EC₅₀=2.6±0.9mM),且辣椒素类似物辣椒平可以竞争性地拮抗生姜化合物对TRPV1的激活。2.钙成像的实验结果表明当对野生型mTRPV1进行T551V和E571A两个残基的点突变时,会使生姜化合物激活TRPV1通道的EC₅₀值明显增大,激活曲线向右移动,说明T551和E571也是生姜化合物与TRPV1通道相互作用的关键残基。3.电生理的实验结果进一步验证了T551和E571两个残基是生姜化合物与TRPV1通道产生相互作用的关键位点。4.分子对接的结果表明T551与E571确实可以与生姜中三种有效成分产生相互作用,并且发现姜酮与T671残基可能存在不同于辣椒素的新的相互作用。因此,我们将T671点突变后进行了膜片钳验证实验。结果显示虽然辣椒素激活T671S与野生型相似,但姜酮激活T671S突变体的EC₅₀明显增大。结论:三种主要的生姜辛辣化合物即姜烯醇、姜酚、姜酮与TRPV1通道的结合方式与辣椒中的辛辣化合物—辣椒素非常相似,即与T551和E571两个氨基酸残基形成两个氢键而稳定其结合构象。分子对接结果显示包括“头朝下,尾朝上”的配体结合取向,以及两个特定的氢键和脂肪族尾部的范德华相互作用的重要贡献均与辣椒素相同。上述发现在分子层面上解释了生姜化合物中独特的分子结构影响通道激活的机制。另外,我们发现了一种与辣椒素结合模式截然不同的崭新的相互作用模式。当姜酮与通道的配体结合口袋结合后,这种新的作用模式可以使姜酮直接与通道孔区结合。本研究所阐明的TRPV1-姜复合物的结构机制将为调节疼痛药物的研发提供理论依据。