莊寒異等發(fā)現(xiàn)金屬離子在氣味感知中具關(guān)鍵作用
      近日，《國(guó)家*院刊》（PNAS）發(fā)表了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院莊寒異課題組和美國(guó)杜克大學(xué)等處的研究人員的成果，他們?cè)谛嵊X受體中篩選到了金屬離子特異性識(shí)別受體，從而確立了金屬離子在氣味感知過(guò)程中有關(guān)鍵性的作用。

嗅覺在哺乳動(dòng)物的個(gè)體間相互識(shí)別和信息交流以及獲取社會(huì)環(huán)境信息等方面有重要作用。然而，作為嗅覺感知*步的嗅覺受體識(shí)別相應(yīng)氣味分子的具體機(jī)理至今尚很不清楚。

通訊作者是上海交通大學(xué)莊寒異博士，以及杜克大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家Hiroaki Matsunami博士，參與研究的還包括紐約州立大學(xué)奧伯尼分校的有機(jī)化學(xué)家Eric Block博士以及賓夕法尼亞大學(xué)Minghong Ma博士等課題組。莊寒異博士自回國(guó)以來(lái)就受到關(guān)注，因?yàn)樗巧虾ui年輕的“東方學(xué)者”（上海高校特聘教授）、交大醫(yī)學(xué)院zui年輕的博導(dǎo)，而且她曾在上報(bào)道了人類特異性嗅覺缺失的分子機(jī)制。

在這篇文章文章中，研究人員首先通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)，從219種小鼠嗅覺受體中篩選出MOR244-3為MTMT（甲硫基甲硫醇）的特異性識(shí)別受體，并且從超過(guò)130種不同類型的氣味分子中鑒定出MOR244-3特異性識(shí)別的一些含硫化合物，包括硫醇、硫化物及硫代羧基等。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，在添加銅離子或銅離子螯合劑（tetraethylenepentamine，TEPA）的體外異源細(xì)胞實(shí)驗(yàn)體系和體內(nèi)電生理實(shí)驗(yàn)中，這個(gè)受體被硫醇類等氣味分子的激活程度都分別有劑量效應(yīng)性的增強(qiáng)或減弱，而常出現(xiàn)在金屬蛋白中的其它金屬離子，如鋅、鐵、鎳、鈷等都沒有這樣的作用。而且，發(fā)揮增強(qiáng)效應(yīng)的銅離子濃度很小且與嗅覺組織中所檢測(cè)的銅離子濃度差不多。在小鼠嗅覺辨別能力的行為學(xué)測(cè)試中，往鼻子中注入TEPA的小鼠特異性地尚失了對(duì)MTMT的辨別能力，而隨著TEPA的被代謝清除，幾天后這些小鼠又都恢復(fù)了對(duì)MTMT的辨別能力。

除此之外，研究人員還結(jié)合定點(diǎn)突變和同源建模等方法，提出位于受體MOR244-3第三跨膜區(qū)的His 105作為銅離子結(jié)合的殘基，調(diào)節(jié)受體與MTMT-銅離子復(fù)合體相互識(shí)別的作用機(jī)制模型。這些研究成果是交叉科學(xué)研究的一個(gè)成功范例，由化學(xué)家和生物學(xué)家一起*次確立了金屬離子在氣味感知過(guò)程中有關(guān)鍵性的作用，促使人們重新思考配體-受體相互作用的整個(gè)過(guò)程，并且對(duì)探索類似的G蛋白偶聯(lián)受體的靶向藥物也有一定的理論和應(yīng)用價(jià)值。

嗅覺受體類似于人體的“氣味接收器”，人之所以能聞到氣味，是因?yàn)橛袣馕兜奈镔|(zhì)“激活”了位于鼻子里嗅上皮中的嗅覺受體，嗅覺受體產(chǎn)生電信號(hào)，并把它傳到大腦。人體約有400個(gè)基因“編譯”不同的嗅覺受體，這占到人體總基因數(shù)的很大一部分。由于絕大多數(shù)氣味是由多種氣體分子組成，每種氣體分子能“激活”相應(yīng)的多個(gè)嗅覺受體，所以盡管嗅覺受體只有400多種，但是產(chǎn)生大量的組合后，人類就能辨識(shí)、記憶上萬(wàn)種不同的氣味。（