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「科技工作者」竟也参与味觉感受，神通广大的视蛋白不止负责视力


「科技工作者」竟也参与味觉感受，神通广大的视蛋白不止负责视力
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CraigMontell教授
近日 ， 由美国加州大学圣巴巴拉分校领导的研究小组发现 ， 一直以来被认为是视觉所必需的视蛋白 ， 也具有味觉感受器的作用 。 这一结果表明视蛋白具有一种不依赖于光的功能 ， 并提示了这些蛋白在古生物体内可能的作用 。
此外 ， 该研究再次证明了 ， 进化不会从头开始产生新事物 ， 而是对原有事物进行修补这一原则 。 相关论文发表在《当代生物学》杂志上 。
视紫红质是视黄醛（维生素A的醛化合物）与视蛋白结合的产物 ， 19世纪末 ， 科学家们就发现了视紫红质在感光方面的作用 。 直到最近 ， 研究人员还认为视紫红质家族只参与光的接收 。 然而 ， 在2011年 ， 著名的分子、细胞和发育生物学教授CraigMontell等人发现 ， 视蛋白可以帮助果蝇在适宜的环境中检测微小的温度变化 。
动物有多种对外界刺激作出反应的感觉蛋白 ， 其中有些需要强烈的刺激才能激活 。 而视紫红质能够对非常细微的变化或非常低水平的刺激做出反应 ， 然后引发分子级联反应 ， 放大信号 ， 最终激活感官反应 。
在这项研究中 ， 研究人员使用了马兜铃酸（一种有毒的苦味化合物）来研究果蝇的味觉感受器 。 高浓度的马兜铃酸会通过直接打开TRPA1通道蛋白 ， 让钙和钠进入细胞 ， 激活果蝇的味觉神经元使果蝇感受到苦味 ， 最终导致躲避行为 。 高度稀释的马兜铃酸则不足以打开TRPA1通道 ， 但果蝇也会避开 ， 这是为什么呢？
研究人员推测 ， 视蛋白可能通过信号放大过程探测到了微弱的化学信号 。 为了验证这个假设 ， 他们首先让果蝇在纯糖和掺有马兜铃酸的糖之间做选择 。 不出所料 ， 果蝇只吃了纯糖 。 然后 ， 科学家们培育出了带有视蛋白突变的果蝇 ， 结果发现 ， 三种视蛋白中无论哪一种存在缺陷都会导致果蝇无法检测到低浓度的马兜铃酸 ， 最终摄入掺有马兜铃酸的糖 。 但视蛋白突变的果蝇仍然能够识别大量的苦味化合物并进行躲避 。
Montell说 ， 大量的马兜铃酸会直接激活TRPA1通道 ， 这是独立于视蛋白存在的味觉感受通路 。
进一步的研究发现 ， 马兜铃酸会通过与视蛋白结合的方式激活视蛋白 ， 其作用与视黄醛在视紫红质中的作用相同 。 化学激活的视蛋白会启动分子级联 ， 放大微弱信号 ， 使果蝇检测到苦味化合物的浓度 ， 触发感觉神经元的反应 。
Montell推测 ， 化学感受可能是视蛋白最初的作用 。 因为接收化学物质比接收光更能满足生命的基本需求 。 知道哪些化学物质安全可用是比探测光线更古老的生存能力 。 而视黄醛与视蛋白结合并赋予视蛋白光感可能是偶然发生的 。
之前 ， 科学家们已经发现视蛋白在温度感受和听觉中起作用 ， 现在 ， 这项研究又证明了视蛋白的味觉感受功能 ， 因此 ， Montell怀疑视蛋白可能还与其他感官有关 。 “在每种情况下 ， 视蛋白都能够通过启动放大级联来感应低水平的刺激 。 ”他说 。
这一新发现可能不仅仅局限于果蝇 。 Montell说：“视蛋白可能代表了哺乳动物 ， 包括人类在内的一种新的味觉受体 。 ”研究人员目前正在验证这一假设 。
编译：花花审稿：阿淼责编：张梦
期刊来源：《当代生物学》
期刊编号：0960-9822
原文链接：https://www.news.ucsb.edu/2020/019803/subtle-flavors
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