圖片下載：右鍵此處另存為可保存此圖片
?提示：歡迎點(diǎn)擊上方「PaperRss」↑關(guān)注我們他炊！
Craig Montell在他的辦公室囱修，顯示器上是他實(shí)驗(yàn)室的一些模型生物(圖片來源: Matt Perko)
進(jìn)化是修補(bǔ)匠，不是工程師。“進(jìn)化不會從零開始產(chǎn)生新奇的東西】纸酰”1977年諾貝爾獎得主Fran?ois Jacob寫道，生物學(xué)家們繼續(xù)認(rèn)為這是正確的疆液。
由加州大學(xué)圣巴巴拉分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一铅，多種視蛋白蛋白（幾十年來被認(rèn)為是視覺所必需的），也有味覺受體的功能堕油。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上潘飘，它研究了一種不依賴光的視蛋白，并對這些蛋白質(zhì)在古代生物體內(nèi)的作用提出了疑問掉缺。
“這是視蛋白在味覺或任何形式的化學(xué)感覺中所起作用的第一個例子卜录，”分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)的杰出教授眶明、合著者 Craig Montell 說艰毒。
19世紀(jì)晚期，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了視紫紅質(zhì)的感光作用視紫紅質(zhì)是一種結(jié)合在視網(wǎng)膜上的視蛋白搜囱，是維生素A的一種形式丑瞧。從那以后，視紫紅質(zhì)成為研究最多的感受器犬辰。 直到最近嗦篱，研究人員認(rèn)為視紫紅質(zhì)蛋白家族只參與了光接收。然而幌缝，在2011年，Montell 和他的同事發(fā)現(xiàn)诫欠，一種視蛋白使果蠅黑腹果蠅能夠在其舒適范圍內(nèi)檢測到微小的溫度變化涵卵。
動物有多種對外界刺激作出反應(yīng)的感覺蛋白浴栽。有些需要強(qiáng)烈的刺激，如滾燙的熱轿偎，才能激活典鸡。視紫紅質(zhì)能夠?qū)Ψ浅＜?xì)微的變化或非常低水平的刺激做出反應(yīng)——比如在非常昏暗的光線條件下——然后引發(fā)分子級聯(lián)反應(yīng)坏晦，放大信號萝玷，最終激活感官反應(yīng)。
Montell實(shí)驗(yàn)室的研究人員使用馬兜鈴酸（在一些植物中發(fā)現(xiàn)的一種有毒的苦味化合物）來研究果蠅的味覺感受器昆婿。高濃度的這種苦味化學(xué)物質(zhì)通過直接打開一種叫做TRPA1的通道蛋白來激活果蠅的味覺神經(jīng)元球碉，這種通道蛋白可以讓鈣和鈉進(jìn)入細(xì)胞。這就使動物們避免苦味仓蛆。然而睁冬，果蠅甚至可以避免高稀釋度的馬兜鈴酸，這個被稀釋的信號強(qiáng)度不足以打開信號通道看疙。
Montell和主要作者Nicole Leung最近完成了她在加州大學(xué)圣巴巴拉分校的博士前研究豆拨，他們懷疑視蛋白分子可能也在通過信號放大過程探測微妙的化學(xué)信號。
他們讓果蠅在單獨(dú)食用糖和加入稀釋馬兜鈴酸的糖之間做出選擇能庆。不出所料施禾，果蠅拒絕了含有苦味化學(xué)物質(zhì)的糖而吃了純糖。
然后搁胆，科學(xué)家們培育不能合成視蛋白的突變體果蠅拾积。他們發(fā)現(xiàn)，在三種視蛋白中任何一種有缺陷的果蠅都無法檢測到這種小濃度的酸丰涉，而且它們攝入的含這種苦味化合物的糖幾乎與純糖一樣多拓巧。然而，突變的動物仍然對大量的苦味化合物敏感一死，他們繼續(xù)避免這種化合物肛度。根據(jù)Montell的說法，大量的苦味化學(xué)物質(zhì)直接激活了TRPA1通道投慈，而TRPA1通道在沒有視蛋白的果蠅體內(nèi)仍然存在承耿。
研究小組發(fā)現(xiàn)，馬兜鈴酸通過與視蛋白結(jié)合的方式激活了視蛋白伪煤，而視蛋白與視蛋白結(jié)合的方式與視蛋白結(jié)合的方式相同加袋。就像在非常微弱的光線下激活視蛋白一樣，化學(xué)激活的視蛋白隨后啟動分子級聯(lián)抱既，放大小信號职烧。這使得果蠅能夠檢測到這種化合物的濃度，否則它們的感覺神經(jīng)元將不足以產(chǎn)生反應(yīng)。
研究小組發(fā)現(xiàn)蚀之，馬兜鈴酸通過與視網(wǎng)膜中視紫紅質(zhì)相同的位點(diǎn)結(jié)合而激活這些視蛋白蝗敢。 就像視紫紅質(zhì)在微弱光線下被激活一樣，化學(xué)激活的視蛋白隨后啟動了一個分子級聯(lián)足删，放大了微小的信號寿谴。 這使果蠅能夠檢測到這種化合物的濃度，否則這種化合物不足以觸發(fā)它們感覺神經(jīng)元的反應(yīng)失受。
“視紫紅質(zhì)早在19世紀(jì)70年代就被發(fā)現(xiàn)了讶泰，” Montell說，“所以在150年后發(fā)現(xiàn)視蛋白在味覺上有作用是非常令人興奮的拂到』臼穑”
Montell推測，化學(xué)感受可能是視蛋白最初的作用谆焊。他說惠桃，化學(xué)物質(zhì)的接收比光的接收更能滿足生命的基本需求。知道該吃什么和避免哪些危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)辖试，比探測光線的能力有更古老的生存功能辜王。他大膽地說，視網(wǎng)膜與視蛋白結(jié)合并賦予視蛋白光感也許是偶然的罐孝。
繼2011年Montell發(fā)現(xiàn)視蛋白在溫度感覺中起作用之后呐馆，另一個研究小組發(fā)現(xiàn)視蛋白在果蠅的聽覺中起作用。 現(xiàn)在莲兢，隨著視蛋白也是味覺受體的論證汹来，Montell 懷疑它們可能還參與了其他的感官。
“在每種情況下改艇，它們都提供了一種機(jī)制收班，通過啟動放大級聯(lián)反應(yīng)來感應(yīng)低水平的刺激，”他說谒兄。
這一新發(fā)現(xiàn)可能不僅僅局限于科學(xué)家們研究的果蠅摔桦。Montell說:“結(jié)果可能是視蛋白在哺乳動物中代表了一種新的味覺受體，包括人類承疲×诟”蒙特爾的研究小組目前正在研究這一假設(shè)。
文獻(xiàn)來源:
Nicole Y. Leung et al, Functions of Opsins in Drosophila Taste, Current Biology (2020).
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)30112-3
新聞報(bào)道來源：
https://phys.org/news/2020-04-scientists-class-receptors.html
作者：Harrison Tasoff, University of California - Santa Barbara
譯文校稿：LuLu
圖片下載：右鍵此處另存為可保存此圖片
版權(quán)作品，未經(jīng)PaperRSS書面授權(quán)，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載老速，違者將被追究法律責(zé)任。
溫馨提示：
????為方便PaperRSS粉絲們（目前人數(shù) 3.5W+）科研御滩、就業(yè)等話題交流鸥拧。PaperRSS微信公眾平臺特建立了全國博士專業(yè)交流群。群成員主要為美國艾恼、歐洲住涉、日本麸锉、清華北大钠绍、中科院名校、地方大學(xué)碩博在讀生以及企業(yè)經(jīng)理花沉，HR柳爽；涉及各學(xué)科領(lǐng)域方向。歡迎各位加小編微信號（IGDB2010）申請加入碱屁。PaperRSS為你打造一個高質(zhì)量的科研磷脯、就業(yè)交流圈，PaperRSS與你一起揚(yáng)帆起航娩脾。溫馨提示：進(jìn)群請備注一下（姓名-單位-研究方向赵誓；此外，若高惺辽蓿或科研單位俩功、企業(yè)（含博士后）想在此平臺發(fā)布博士、博士后招聘碰声、推送實(shí)驗(yàn)室最新科研成果等信息诡蜓，可以后臺聯(lián)系小編，微信號同上胰挑。
