2023年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞 |
|
科學(xué)家闡明嗅覺(jué)感知分子機(jī)制 |
|
研究團(tuán)隊(duì)揭示了II類(lèi)嗅覺(jué)受體mTAAR9識(shí)別4種內(nèi)源性胺類(lèi)配體并與下游Gas及Gaolf
蛋白偶聯(lián)的分子機(jī)制和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),揭示了嗅覺(jué)受體“組合編碼”識(shí)別配體的分子機(jī)制
山東大學(xué)供圖
大多數(shù)動(dòng)物包括人類(lèi)均擁有一套主嗅覺(jué)系統(tǒng)來(lái)識(shí)別揮發(fā)性的氣味分子。大量的嗅覺(jué)受體通過(guò)“組合編碼”的氣味識(shí)別方式,幫助動(dòng)物識(shí)別數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的氣味分子。嗅覺(jué)受體可以分為三個(gè)家族,第I類(lèi)是氣味受體(OR)家族,第II類(lèi)是痕量胺相關(guān)受體(TAAR)家族,OR和TAAR都屬于A類(lèi)G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)家族,第III類(lèi)是非GPCR嗅覺(jué)受體。
嗅覺(jué)受體家族被發(fā)現(xiàn)后,近30年的研究對(duì)嗅覺(jué)受體的表達(dá)模式、信號(hào)通路和介導(dǎo)的神經(jīng)元投射譜等均有了深入理解,然而,對(duì)嗅覺(jué)受體和氣味分子的匹配關(guān)系知之甚少。此外,嗅覺(jué)受體識(shí)別其配體氣味分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)也不明晰。因此,從分子層面解析嗅覺(jué)受體如何識(shí)別不同配體并激活多樣的Gα蛋白信號(hào)通路,對(duì)于理解嗅覺(jué)感知產(chǎn)生的機(jī)制及研發(fā)靶向嗅覺(jué)受體的新藥具有重大意義。
山東大學(xué)教授孫金鵬團(tuán)隊(duì)和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究員李乾團(tuán)隊(duì)合作,應(yīng)用冷凍電鏡技術(shù),解析了TAAR家族成員之一的小鼠TAAR9(mTAAR9)受體在4種不同配體結(jié)合條件下與Gαs/Gαolf蛋白三聚體復(fù)合物的結(jié)構(gòu),進(jìn)一步結(jié)合藥理學(xué)分析揭示了mTAAR9感知配體后被激活的分子機(jī)制。同時(shí),該研究也提出了嗅覺(jué)受體“組合編碼”識(shí)別配體的結(jié)構(gòu)機(jī)制,闡明了II類(lèi)嗅覺(jué)受體獨(dú)特的激活方式。相關(guān)研究成果2023年5月24日發(fā)表于《自然》。
該研究闡釋了II類(lèi)特異嗅覺(jué)受體感知?dú)馕兜姆肿訖C(jī)制,為嗅覺(jué)受體家族識(shí)別配體奠定了理論基礎(chǔ),對(duì)開(kāi)發(fā)靶向嗅覺(jué)受體的新藥也有重要意義。此外,嗅覺(jué)受體不僅僅表達(dá)在嗅覺(jué)系統(tǒng)中,還在許多非嗅覺(jué)系統(tǒng)甚至非神經(jīng)組織中表達(dá),從而調(diào)控許多重要的生理過(guò)程,包括細(xì)胞分化、代謝、消化、癌癥發(fā)生等,因此該研究也有助于對(duì)嗅覺(jué)受體在其它系統(tǒng)的功能的探索。■
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2024年2月刊 封面)