最近，《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）在線發(fā)表了我院細(xì)胞分化與凋亡教育部重點實驗室莊寒異博士課題組的研究論文“Crucial role of copper in detection of metal-coordinating odorants”（Proc. Natl. Acad. USA, DOI: 10.1073/pnas.1111297109）。
嗅覺在哺乳動物的個體間相互識別和信息交流以及獲取社會環(huán)境信息等方面有重要作用。然而，作為嗅覺感知第一步的嗅覺受體識別相應(yīng)氣味分子的具體機理至今尚很不清楚。細(xì)胞分化與凋亡重點實驗室的研究生段旭芳、李震等在莊寒異研究員的指導(dǎo)下，與美國杜克大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家Hiroaki Matsunami博士、紐約州立大學(xué)奧伯尼分校的有機化學(xué)家Eric Block博士以及賓夕法尼亞大學(xué)Minghong Ma博士等課題組的通力合作，首先通過體外實驗，從219種小鼠嗅覺受體中篩選出MOR244-3為MTMT（甲硫基甲硫醇）的特異性識別受體，并且從超過130種不同類型的氣味分子中鑒定出MOR244-3特異性識別的一些含硫化合物，包括硫醇、硫化物及硫代羧基等。他們也發(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)胞實驗體系和體內(nèi)電生理實驗中，這個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)揮增強效應(yīng)的銅離子濃度很小且與嗅覺組織中所檢測的銅離子濃度差不多。在小鼠嗅覺辨別能力的行為學(xué)測試中，往鼻子中注入TEPA的小鼠特異性地尚失了對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MTMT的辨別能力。此外，該研究還結(jié)合定點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)合體相互識別的作用機制模型。這些研究成果是交叉科學(xué)研究的一個成功范例，由化學(xué)家和生物學(xué)家一起第一次確立了金屬離子在氣味感知過程中有關(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過程，并且對探索類似的G蛋白偶聯(lián)受體的靶向藥物也有一定的理論和應(yīng)用價值。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金，上海市浦江人才計劃，上海市晨光計劃等基金的資助。
