點(diǎn)評(píng)|張旭（中國(guó)科大學(xué)教授）、趙素文（重慶科技學(xué)院）
味覺作為最古老的基本覺得之一，是植物與外界的物理物質(zhì)世界交流與互動(dòng)的重要基礎(chǔ)。不同的物理物質(zhì)暗示了環(huán)境中的食物、配偶、幼崽和天敵等多種信息，與植物攝食、交配、育嬰、躲避天敵等生存攸關(guān)的行為息息相關(guān)，因而味覺是昆蟲繁衍生存、預(yù)警恐嚇的重要覺得基礎(chǔ)。據(jù)悉，嗅覺能夠調(diào)控情緒，保障正常的社會(huì)相處。
環(huán)境中的物理物質(zhì)種類繁雜不計(jì)其數(shù)，鳥類的味覺系統(tǒng)主要測(cè)量溶化在水底的物理物質(zhì)，狗和大鼠等植物有一套獨(dú)到的味覺系統(tǒng)能測(cè)量非揮發(fā)性的物質(zhì)（肽類、蛋白質(zhì)等），而更重要的，幾乎所有植物（包括人類）均擁有一套主味覺系統(tǒng)來辨識(shí)揮發(fā)性的味道分子。這么，味覺系統(tǒng)怎樣辨識(shí)并辨認(rèn)這么多樣的味道分子？植物采取的策略是進(jìn)化出大量的味覺受體，再者，味覺受體通過“組合編碼”的形式來辨識(shí)味道分子，即一個(gè)味覺受體能辨識(shí)多種味道分子，且一種異味分子能激活多個(gè)味覺受體。大量的味覺受體結(jié)合“組合編碼”的味道辨識(shí)方法，致使植物能辨識(shí)并辨認(rèn)數(shù)以萬億計(jì)的味道分子。
味覺受體可以分為三個(gè)家族，第I類是味道受體（，簡(jiǎn)稱OR）家族，在人類中約有400名成員，在大鼠中約有1000名成員；第II類是痕量胺相關(guān)受體（TraceAmine-，簡(jiǎn)稱TAAR）家族，在人類中有6名成員，在大鼠中有15名成員，而在鳥類中有大量的擴(kuò)增（比如在斑馬魚中有108名成員）。OR和TAAR都屬于A類G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）家族；第III類是非GPCR味覺受體，主要包括四次跨膜蛋白A（-4-passA，簡(jiǎn)稱MS4A）家族等。味覺受體的訊號(hào)通路也呈現(xiàn)多樣性：在成熟的味覺神經(jīng)元中，屬于A類GPCR的OR和TAAR家族受體，結(jié)合了味道分子后，通過激活觸覺特異的Gα蛋白——Gαolf蛋白（olf是的簡(jiǎn)寫）因而啟動(dòng)下游訊號(hào)通路，導(dǎo)致味覺神經(jīng)元去極化；而在非成熟味覺神經(jīng)元中，OR和TAAR家族受體能通過Gαs蛋白訊號(hào)通路介導(dǎo)軸突的正確導(dǎo)向和投射。
I類和II類味覺受體主要是日本阿根廷學(xué)院的Axel和Fred疾病研究中心的LindaBuck發(fā)覺的，相關(guān)工作也獲得了2004年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。自從味覺受體家族被發(fā)覺后，近三六年的研究使我們對(duì)味覺受體的抒發(fā)模式、嗅覺受體的訊號(hào)通路和味覺受體介導(dǎo)的神經(jīng)元投射譜等均有了深入的理解，但是我們對(duì)味覺受體和異味分子的匹配關(guān)系還知之頗多，即大部份味覺受體還是孤兒受體（即卟啉未知的受體），再者，味覺受體辨識(shí)其官能團(tuán)味道分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)也不清楚。另外值得關(guān)注的是，部份味覺受體還異位抒發(fā)在肛門、心臟、腎臟、肝臟、小腸和盲腸等好多非味覺組織中，并通過辨識(shí)那些組織中釋放的相應(yīng)內(nèi)源卟啉，激活更多樣的Ga蛋白亞型，從而調(diào)控許多生理功能，包括精液趨化反應(yīng)、糖脂代謝、腦腸交流和癌細(xì)胞增殖等，因而味覺受體也作為新的抗生素靶向而越來越深受追捧。綜上，從分子層面解析味覺受體怎樣辨識(shí)不同官能團(tuán)并激活多樣的Gα蛋白訊號(hào)通路，對(duì)于理解味覺感知形成的機(jī)制及靶點(diǎn)味覺受體的新藥研制具有重大意義。
2023年5月24日，四川學(xué)院/上海學(xué)院孫金鵬團(tuán)隊(duì)和廣州交通學(xué)院醫(yī)大學(xué)李乾團(tuán)隊(duì)合作在上在線發(fā)表了研究論文“basisofaminebya”。在該研究中，研究團(tuán)隊(duì)聚焦II類味覺受體TAAR家族辨識(shí)官能團(tuán)的分子和結(jié)構(gòu)機(jī)制，TAAR受體家族相對(duì)于其余味覺受體家族而言有如下特征：第一，TAAR受體數(shù)量相對(duì)較少，易于篩選結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的受體；第二，TAAR特異辨識(shí)酸鹽分子，以便篩選其官能團(tuán)；第三，TAAR與官能團(tuán)的結(jié)合呈現(xiàn)十分高的親和力，比如大鼠TAAR9受體（，TAAR家族成員之一），能以EC50在幾納摩到幾十納摩的級(jí)別結(jié)合富含一個(gè)、兩個(gè)和多個(gè)羥基官能團(tuán)的單胺（苯嗎啉PEA和N,N-二羥基環(huán)己胺DMCHA）、二胺（尸胺CAD）和多胺（亞精胺SPE）分子（圖一）。
圖一、小鼠辨識(shí)的官能團(tuán)及其物理結(jié)構(gòu)式和EC50。
研究團(tuán)隊(duì)借助單顆粒冷藏電鏡技術(shù)解析了上述4種內(nèi)源性酰基絡(luò)合物作用下與Gαs及Gαolf蛋白三聚體復(fù)合物的結(jié)構(gòu)（圖二），發(fā)覺了味覺受體特異的結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)結(jié)合口袋細(xì)胞膜受體，闡明了味覺受體“組合編碼”識(shí)別官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)機(jī)制，揭示了II類味覺受體奇特的激活形式，解析了與Gαs和Gαolf偶聯(lián)的結(jié)構(gòu)差別，該研究系統(tǒng)地闡明了味覺感知的分子機(jī)制，為靶點(diǎn)味覺受體的抗生素開發(fā)提供理論及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
圖二、不同官能團(tuán)結(jié)合的大鼠味覺受體與Gαs及Gαolf蛋白三聚體復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。
本研究具體的新發(fā)覺包括：
1、發(fā)現(xiàn)了奇特的胞外“篝火”結(jié)構(gòu)
研究者發(fā)覺，與其余已知結(jié)構(gòu)的生物胺GPCR受體（如β2-AR和D1R）相比，的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一個(gè)極其奇特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：N端的C22（）和第二個(gè)胞外段的C186（）產(chǎn)生了一對(duì):二硫鍵（圖三），將的N端托起并固定在ECL2和ECL3上，類似“篝火”樣，這對(duì)二硫鍵對(duì)于辨識(shí)其官能團(tuán)，以及穩(wěn)定受體激活態(tài)的胞外構(gòu)型至關(guān)重要。值得注意的是，和這兩個(gè)多肽在TAAR家族中高度保守，提示這對(duì)二硫鍵對(duì)整個(gè)TAAR受體家族的官能團(tuán)辨識(shí)都十分重要。
圖三、中特異且關(guān)鍵的:二硫鍵。
2、揭示了TAAR辨識(shí)酸鹽味道分子的通用機(jī)制及味覺受體“組合編碼”的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
通過比較上述多個(gè)不同官能團(tuán)激活的結(jié)合模式，研究者發(fā)覺了辨識(shí)酰基味道分子的通用基序：D/E1123.32-W2716.48-Y3017.43基序（圖四），其中帶負(fù)電的D/E1123.32與硫醇分子中帶正電的羰基產(chǎn)生鹽橋，而Y3017.43也能甲基產(chǎn)生極性互相作用，進(jìn)而協(xié)助D/E1123.32穩(wěn)定整個(gè)官能團(tuán)結(jié)合網(wǎng)路，W2716.48則是作為受體的激活開關(guān)（）角色發(fā)揮功能。D/E3.32-W6.48-Y7.43基序在TAAR家族中也是高度保守的。
圖四、識(shí)別多個(gè)官能團(tuán)的通用D/E3.32-W6.48-Y7.43基序。
“組合編碼”的官能團(tuán)辨識(shí)方法，大大拓展了味覺受體辨識(shí)的異味分子數(shù)量，但“組合編碼”的結(jié)構(gòu)機(jī)制還不清楚，TAAR及其官能團(tuán)辨識(shí)提供了一個(gè)特別好的模型對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行探究。喂奶植物的TAAR5和TAAR9都能辨識(shí)亞精胺SPE，而TAAR4、TAAR6、和TAAR9都可以辨識(shí)苯嗎啉PEA，研究者按照序列比對(duì)和結(jié)構(gòu)剖析發(fā)覺，不僅上述結(jié)合所有官能團(tuán)都須要的D/E3.32-W6.48-Y7.43基序外，T3.29-T3.33和F3.37-F4.61-Y6.51-V7.39基序是辨識(shí)SPE所特異的，F(xiàn)/Y3.37-Y6.51-Y7.35-V7.39基序則是辨識(shí)PEA所特異的。
3、闡明了受體激活分子機(jī)制
這么受體結(jié)合了絡(luò)合物后是怎樣被激活的呢？研究者將解析的官能團(tuán)結(jié)合的激活態(tài)結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)的非激活態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，發(fā)覺W2716.48是關(guān)鍵的激活開關(guān)，官能團(tuán)結(jié)合W2716.48后會(huì)將W2716.48往下推1-2?，從而改變第六個(gè)跨膜區(qū)段（TM6）的官能團(tuán)，使TM6與TM3寬度降低，進(jìn)而改變了整個(gè)受體的構(gòu)型，致使激活。這一激活機(jī)制與精典的生物胺GPCR受體（如β2-AR和D1R）激活機(jī)制很相像，而且研究者還發(fā)覺了兩者之間的差別，TM3和TM6之間的距離在激活的中比激活的β2-AR更大（圖五），這是因?yàn)棣?-AR中的I2786.40被TAAR家族中保守且特異的A2636.40取代，而這一取代可能影響了與R1303.50的結(jié)合。
圖五、的激活機(jī)制及與β2-AR激活機(jī)制的比較。
4、解析了和Gaolf的偶聯(lián)機(jī)制
如前所述，味覺受體可以偶聯(lián)Gαs，也可偶聯(lián)觸覺特異的Gαolf蛋白，但Gαolf蛋白的結(jié)構(gòu)未曾被解析過。味覺受體怎么結(jié)合Gaolf蛋白還沒有闡述，味覺受體偶聯(lián)Gαs與Gαolf的結(jié)構(gòu)差別也不清楚。在本研究中，研究者比較了偶聯(lián)Gαolf與偶聯(lián)Gαs的構(gòu)型差別，發(fā)覺相較于Gαs，Gαolf的整體構(gòu)型更為松散，相應(yīng)地，的第2個(gè)胞內(nèi)段（ICL2）以及TM3、TM5和TM6的近胞內(nèi)段也發(fā)生了構(gòu)型改變，以更好地結(jié)合Gαolf（圖六）。
圖六、偶聯(lián)Gaolf的結(jié)構(gòu)機(jī)制。
綜上，該研究為探求味覺受體辨識(shí)官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)和分子機(jī)制開創(chuàng)了新途徑，也促使未來靶點(diǎn)味覺受體的抗生素候選分子研制。
青海學(xué)院郭璐璐研究員、朱孔凱副研究員，河北學(xué)院非常捐助類博士后程杰、陸燕，碩士研究生連碩、柳群，上海學(xué)院博士研究生鄭媛為本文的共同第一作者；孫金鵬院士、李乾研究員、楊帆院士和徐云飛院士為本論文共同通信作者。連碩是由福建學(xué)院孫金鵬院士和齊魯診所徐云飛院長(zhǎng)聯(lián)合培養(yǎng)。
孫金鵬院長(zhǎng)課題組近些年來對(duì)GPCR在覺得中的作用進(jìn)行了系列的研究，先后揭示了癢覺感知的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（2021）和GPCR對(duì)力感知的分子機(jī)制（2022a,2022b）。李乾研究員課題組在味覺受體的研究中有多年的積累，解析了特異味覺受體基因抒發(fā)及進(jìn)化機(jī)制（2021,and2022）、嗅覺受體蛋白訊號(hào)調(diào)控通路（PNAS2022）和味覺受體相關(guān)功能神經(jīng)支路基礎(chǔ)（eLife2021,Cell2020）。
專家點(diǎn)評(píng)
張旭（中國(guó)科大學(xué)教授、中國(guó)醫(yī)學(xué)科大學(xué)學(xué)部委員、發(fā)展中國(guó)家科大學(xué)教授，聚焦軀體覺得的分子細(xì)胞和神經(jīng)網(wǎng)路機(jī)理研究）
當(dāng)我們徜徉在夏日的郊野中，溫暖的陽(yáng)光下春風(fēng)和煦，滿眼碧綠、鳥語茶香，我們整個(gè)身心就會(huì)倍感輕松和愉悅。如同這樣的畫面里，我們?cè)谏钪忻繒r(shí)每刻都在接受環(huán)境中多樣的信息，覺得系統(tǒng)就是我們與外界環(huán)境互動(dòng)的基礎(chǔ)。在常年的演進(jìn)過程中，我們擁有了一些基本的覺得：視覺、聽覺、嗅覺、味覺和軀體覺得（包括聽覺、溫度覺、痛覺、癢覺等），來感知對(duì)生存和生活最重要的環(huán)境信息（光、聲、氣味、食物、溫度、痛、癢等），幫助我們作出正確的行為反應(yīng)。
體會(huì)器細(xì)胞是覺得系統(tǒng)辨識(shí)環(huán)境信息的第一道門戶，體會(huì)器細(xì)胞的膜蛋白則負(fù)責(zé)感知最適合的外界剌激，并將訊號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)，激活體會(huì)器細(xì)胞，完成覺得傳遞的第一步換能過程，正式環(huán)境信息轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟w會(huì)器細(xì)胞的激活。對(duì)這一步換能過程的機(jī)制研究獲得了多次諾貝爾獎(jiǎng)的肯定，聽覺信息在內(nèi)耳處理的生理機(jī)制、視覺信息在黃斑處理的生理和分子機(jī)制、嗅覺信息處理的分子機(jī)制以及濕度和嗅覺信息處理的分子機(jī)制分別獲得1961年、1967年、2004年以及2021年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。其中氣溫覺、觸覺、聽覺和嗅覺中酸/咸的感知是通過細(xì)胞膜上的離子通道完成的，而視覺、嗅覺和嗅覺中苦/甜/鮮的感知?jiǎng)t依賴于一類特殊的細(xì)胞膜受體：七次跨膜的G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR,G-）。
自從體會(huì)器細(xì)胞中的關(guān)鍵膜蛋白被鑒別下來后，科學(xué)家們對(duì)這種膜蛋白怎樣感知外界信息從而激活體會(huì)器細(xì)胞的機(jī)制形成了濃郁的興趣。得益于結(jié)構(gòu)生物學(xué)的急速發(fā)展，視覺、聽覺、溫度覺、觸覺和嗅覺受體感知官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)機(jī)制被逐漸解析下來，但是對(duì)于觸覺信息感知的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知之頗多。味覺系統(tǒng)須要處理環(huán)境中多樣的揮發(fā)性味道分子，信息量巨大，因此處理觸覺信息的膜蛋白（稱為味覺受體）數(shù)量特別多。實(shí)際上，味覺感知的GPCR受體基因家族也是迄今最大的，大鼠中有超過1000種有功能的味覺受體，人類中有近400種有功能的味覺受體。這種味覺受體中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的數(shù)量有限，大多數(shù)味覺受體仍然是孤兒受體，其官能團(tuán)還是未知的，這種誘因都降低了味覺受體結(jié)構(gòu)解析的難度。
近來，四川學(xué)院/上海學(xué)院的孫金鵬團(tuán)隊(duì)與重慶交通學(xué)院醫(yī)大學(xué)的李乾團(tuán)隊(duì)合作，聚焦一類特異的味覺受體亞家族，稱為痕量胺相關(guān)受體（TAAR,TraceAmine-），隸屬于A類GPCR。研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用冷藏電鏡技術(shù)解析了TAAR家族成員之一的大鼠TAAR9（）在4種不同官能團(tuán)結(jié)合條件下與Gs和Golf（味覺特異的Gα）蛋白三聚體復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步結(jié)合毒理學(xué)剖析闡明了感知官能團(tuán)后被激活的分子機(jī)制。TAAR受體家族成員數(shù)量相對(duì)較少，大鼠中有15個(gè)成員，人類中有6個(gè)成員，且官能團(tuán)大多為富含酰基官能團(tuán)的固醇分子，因而是研究味覺受體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的較好模型。該團(tuán)隊(duì)首先通過篩選發(fā)覺了TAAR家族中的可以與4種官能團(tuán)（苯嗎啉、N,N-二羥基環(huán)己胺、尸胺和亞精胺）產(chǎn)生穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)到的胞外二硫鍵，這一結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)對(duì)乃至整個(gè)TAAR受體家族的官能團(tuán)辨識(shí)至關(guān)重要。進(jìn)一步的研究還發(fā)覺采用了通用motif配合特異motif的形式辨識(shí)不同官能團(tuán)，這為味覺領(lǐng)域“組合編碼”的官能團(tuán)辨識(shí)原則（即一個(gè)味覺受體辨識(shí)多個(gè)異味分子，一個(gè)異味分子也能激活多個(gè)味覺受體）提供了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。最后，該團(tuán)隊(duì)還闡述了特異的激活機(jī)制以及Golf（Golf結(jié)構(gòu)仍然未知）偶聯(lián)的分子機(jī)制。
綜上所述，該研究闡明了一類特異味覺受體感知味道的分子機(jī)制，為味覺受體家族辨識(shí)官能團(tuán)奠定了重要的理論基礎(chǔ)，對(duì)開發(fā)靶點(diǎn)味覺受體的新藥也有參考價(jià)值。據(jù)悉，味覺受體不僅僅抒發(fā)在味覺系統(tǒng)中，還在許多非味覺系統(tǒng)甚至非神經(jīng)組織中抒發(fā)，進(jìn)而調(diào)控許多重要的生理過程，包括細(xì)胞分化、代謝、消化、癌癥發(fā)生等，因而該研究也有助于對(duì)味覺受體在其它系統(tǒng)的功能探求。
專家點(diǎn)評(píng)
趙素文（趙素文，重慶科技學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)大學(xué)、研究所，研究員，副院長(zhǎng)（），聚焦蛋白質(zhì)序列-結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系研究。）
孫金鵬院長(zhǎng)是GPCR毒理學(xué)專家，博士后（2007-2011）師從GPCR毒理學(xué)奠基人、2012年諾獎(jiǎng)得主。他歸國(guó)之后，在實(shí)驗(yàn)室漸趨完善起了建立的GPCR毒理學(xué)平臺(tái)，卟啉聯(lián)發(fā)科量篩選平臺(tái)，和冷藏電鏡結(jié)構(gòu)解析平臺(tái)，三個(gè)平臺(tái)產(chǎn)生閉環(huán)。使用這種強(qiáng)悍的平臺(tái)，孫院長(zhǎng)為多個(gè)GPCR發(fā)覺了內(nèi)源性官能團(tuán)，提出了多個(gè)重要的模型，發(fā)表了多篇重磅文章。李乾研究員是觸覺專家，味覺受體（尤其是TAAR）仍然是他的一個(gè)重要研究方向，多年來旨在于TAAR的功能研究和脫孤。他的博士后導(dǎo)師，是TAAR領(lǐng)域的奠基人之一。而的博士后導(dǎo)師，則是因發(fā)覺味覺受體基因家族和味覺系統(tǒng)的工作原理而獲得諾獎(jiǎng)的LindaBuck。
味覺是一種古老的物理覺得，對(duì)植物的生存、繁衍和社交極具意義。觸覺形成的第一步，是抒發(fā)在味覺神經(jīng)元樹突鞭毛上的味覺受體對(duì)味道分子的辨識(shí)。人類的功能性味覺受體，包括約400個(gè)味道受體（，簡(jiǎn)稱OR），和6個(gè)痕量胺相關(guān)受體（traceamine-，簡(jiǎn)稱TAAR，因官能團(tuán)多是體內(nèi)含量較低的胺即痕量胺而得名）。OR和TAAR都是GPCR，都具有GPCR典型的七次跨膜結(jié)構(gòu)，它們的數(shù)量合上去占了人類826個(gè)GPCR的一半，但它們的功能人類卻知之很少。近些年來，多項(xiàng)研究表明，味覺受體不僅在味覺神經(jīng)元抒發(fā)外，在非味覺組織也存在著廣泛的抒發(fā)并調(diào)控著重要的生理功能。這種發(fā)覺促使它們一躍而為潛在抗生素靶向，身家倍增。
味覺受體通過“組合編碼”的形式來辨識(shí)味道分子，即一個(gè)味覺受體能辨識(shí)多種味道分子，且一種異味分子能激活多個(gè)味覺受體，辨識(shí)和激活的強(qiáng)弱各不相同。但這些“組合編碼”的機(jī)制，仍然缺少結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。業(yè)內(nèi)公認(rèn)，味覺受體難抒發(fā)，難純化，卟啉少，卟啉弱，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，毒理學(xué)上缺少好的測(cè)量手段，研究難度十分大。數(shù)量上占了GPCR半壁江山的味覺受體，在2023年之前居然沒有一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)！與之相對(duì)的是，在過去的十幾年中，GPCR的結(jié)構(gòu)生物學(xué)取得了突破性進(jìn)展，約170個(gè)受體的1000多個(gè)結(jié)構(gòu)獲得了解析，其中絕大部份都是GPCR-絡(luò)合物復(fù)合物結(jié)構(gòu)。味覺受體的結(jié)構(gòu)解析工作，讓多個(gè)實(shí)驗(yàn)室折戟沉沙。
針對(duì)味覺受體中研究中的這種困局，兩個(gè)課題組悉心選擇了TAAR作為突破口，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手。TAAR是一類非精典的味覺受體，相較于味道受體，TAAR有以下優(yōu)點(diǎn)：1）容易篩選出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的受體，由于TAAR數(shù)量比OR少好多；2）容易篩選出正確的官能團(tuán)，由于絡(luò)合物是特點(diǎn)明晰的固醇分子；3）官能團(tuán)親和力很高，好的可以達(dá)到幾nM的水平；4）TAAR和非味覺GPCR中的精典酸鹽受體（絡(luò)合物是神經(jīng)系統(tǒng)中含量較高的生物胺，如腎上腺素、去甲腎上腺素、多巴胺、五羥色胺和固醇），還存在著不少相像之處，在研究中可以借鑒：比如，它們都有辨識(shí)酸鹽官能團(tuán)的D/E3.32，都有官能團(tuán)結(jié)合的總體會(huì)器，即常被成為“撥動(dòng)開關(guān)（）”的W6.48，都有對(duì)GPCR激活重要的P5.50和P6.50，而這種位點(diǎn)在味道受體OR中則不保守。
在這篇文章中，兩個(gè)課題組一舉解析了大鼠TAAR9（）的五個(gè)結(jié)構(gòu)：亞精胺--Gs，苯嗎啉--Gs，N，N-二羥基環(huán)己胺--Gs，尸胺--Gs和苯嗎啉--Golf。這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)闡明了怎樣辨識(shí)多種類型的官能團(tuán)，怎么激活，怎么偶聯(lián)Gs和Golf，以及這種機(jī)制怎樣外推到其它味覺受體。
本研究發(fā)覺，辨識(shí)胺的基序是D/E3.32-W6.48-Y7.43和胞外區(qū)的一對(duì)二硫鍵:，這五個(gè)殘基在TAAR家族中高度保守。特異性辨識(shí)亞精胺的基序，是T3.29-T3.33和F3.37-F4.61-Y6.51-V7.39，在喂奶植物的TAAR5和TAAR9中存在；其中T3.29-T3.33辨識(shí)亞精胺中的N10，假如把、和在這兩個(gè)位點(diǎn)上不是Thr的殘基都突弄成Thr，則這三個(gè)受體也可以辨識(shí)亞精胺。特異性辨識(shí)苯嗎啉的基序，是F/Y3.37-Y6.51-Y7.35-V7.39，在喂奶植物的TAAR4、TAAR6、和TAAR9都存在。其實(shí)，即使都可以被辨識(shí)，同一個(gè)官能團(tuán)（如苯嗎啉）針對(duì)不同受體的活性一般是有區(qū)別的。因而，本研究找到了一個(gè)特別好的模型，為味覺受體以“組合編碼”的形式辨識(shí)味道分子提供了鮮活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和毒理證據(jù)，充分展示了目標(biāo)蛋白選定的藝術(shù)。
在A家族GPCR的共同激活通路中，有三個(gè)殘基3.43，6.40和6.41，在非激活態(tài)中產(chǎn)生疏水鎖，是受體激活時(shí)須要克服的一個(gè)能壘。在TAAR中，6.40是Ala；在大多數(shù)酸鹽受體中，6.40是一個(gè)較大的疏水殘基，如β2AR的6.40是Ile。本研究發(fā)覺，很可能是因?yàn)門AAR的6.40位點(diǎn)的Ala比較小，致使疏水鎖較弱，和激活態(tài)的β2AR相比，激活態(tài)中，TM3和TM6這兩條螺旋分開的角度更大。另一個(gè)十分有意思的發(fā)覺是，在/中，把A6.40突弄成I/L后，受體激活Golf通路的能力大受影響，而激活Gs通路的能力不變。這樣，作者就闡明了，選擇使用A6.40，而非I/L6.40，是TAAR類受體可以選擇性使用Golf通路的關(guān)鍵。
味覺受體可以偶聯(lián)Gs，也可偶聯(lián)觸覺特異的G蛋白Golf，這兩種蛋白的序列同一性超過80%。其實(shí)第一個(gè)味道受體和Gs的復(fù)合物結(jié)構(gòu)發(fā)表于兩個(gè)月前，但從投稿時(shí)間看，這篇文章早了40天。發(fā)表時(shí)間的先后，可能是由于文章中所放的結(jié)構(gòu)數(shù)量不同，導(dǎo)致評(píng)審問題的多少所造成。最先發(fā)表的味覺受體結(jié)構(gòu)只有與Gs的復(fù)合物，缺少與Golf的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。本研究則彌補(bǔ)了這項(xiàng)空白，既揭示了味覺受體結(jié)合Golf的細(xì)節(jié)，又通過比較-Gs和-Golf的結(jié)構(gòu)，闡明了味覺受體在偶聯(lián)這兩種激活型G蛋白時(shí)的重要差別。通過結(jié)構(gòu)剖析，突變上多個(gè)G蛋白結(jié)合位點(diǎn)，并測(cè)量這種突變體激活Gs和Golf通路的能力細(xì)胞膜受體，作者得出如下推論：相較于Gs，整體上Golf內(nèi)部的堆積更松散，C端α5螺旋周圍的幾條環(huán)位置更靠下，和α5螺旋分得更開，因而須要受體的ICL2和TM3、TM5、TM6的胞內(nèi)端發(fā)生相應(yīng)的構(gòu)型變化，努力往下伸，來更好地結(jié)合Golf。這部份研究，闡明了同類型G蛋白通路之間的精細(xì)選擇性是怎樣被調(diào)控的，豐富了我們對(duì)GPCR下游通路選擇性的理解。
綜上，本研究?jī)蓚€(gè)課題組在味覺受體的結(jié)構(gòu)、配體辨識(shí)、藥理和激活機(jī)制領(lǐng)域的一篇奠基之作。祝福這兩個(gè)課題組在味覺受體領(lǐng)域佳作不斷，推動(dòng)和促進(jìn)味覺受體研究的大發(fā)展。