昆虫的气味受体

在从蠕虫到人类在内的很多生物中,嗅觉提示是由7种跨膜受体的大家族来探测的,这些受体此前一直被划分为G-蛋白耦合受体。然而,昆虫形成了非常简单而有效的嗅觉,在这种嗅觉中,气味受体需要第二个成分才能正确发挥功能,该成分便是“铁通道形成伴护蛋白Or83b”。Sato等人发现,这些     

昆虫非典型嗅觉受体Orco的功能和分子结构研究进展

嗅觉受体是参与昆虫嗅觉识别过程的一类重要蛋白。在昆虫的众多嗅觉受体中, 有一类受体明显不同于其他受体, 被称为Orco。该受体基因在不同昆虫种间高度保守, 且表达广泛。Orco在昆虫嗅觉识别过程中发挥关键作用。采用基因突变或RNAi等技术使Orco基因沉默后, 昆虫会出现严重的嗅觉缺陷, 但Orco本身不与气味配体结合, 它与传统嗅觉受体形成复合体Or-Orco, 促进传统嗅觉受体在神经元树突膜上的定位并维持其稳定性, 提高传统嗅觉受体对气味反应的效率。昆虫嗅觉受体的结构与脊椎动物的G蛋白偶联受体相似, 均有7个跨膜区, 但二者的膜拓扑结构相反, 昆虫嗅觉受体的N末端位于细胞质膜内, C末端在细胞质膜外, Orco与传统嗅觉受体通过保守的C末端区域相互作用形成一种新型的配体门控离子通道--Or-Orco复合体。阐明Orco在昆虫嗅觉识别中的功能机制, 可为开创基于昆虫嗅觉行为干扰的新的害虫防治措施提供基础。     

青鳉与三刺鱼嗅觉受体（OR）基因的鉴定与进化分析

嗅觉是动物至关重要的感官,而嗅觉受体基因则构成了嗅觉的基础.嗅觉受体跟环境气味分子的相互作用被认为是嗅觉过程发生的第一步.气味分子结合被认为发生在由跨膜区形成的一个口袋结构中,而直接结合位点叫做绑定位点.以往的研究显示,绑定位点可能因为功能分化而受到正向选择.本研究对青鳉和三刺鱼的基因组中鉴定了OR基因,并对这些序列进行了进化分析.通过不同跨膜区与整个编码区的选择压力的比较,发现跨膜区4,5,6有较高的平均Ka/Ks值,这可能在某种程度上由正向选择所致.同时发现,许多受正向选择的位点主要分布在跨膜区.通过进一步分析发现,许多PTSs与哺乳类中推测的绑定位点重叠或邻近.有趣的是,正向选择发生在3个物种特异的分支中.对于三刺鱼中的嗅觉受体基因来说,它们的进化模式似乎遵循一种＂适应辐射模型＂,因为正向选择发生在两个新近扩张的分支中.这些结果均支持鱼类嗅觉受体基因在进化中受到正向选择的假说.     

昆虫感觉气味的细胞与分子机制研究进展

昆虫作为地球上最为成功的类群,已经成功地进化了精细的化学感受系统,通过化学感受系统适应各种复杂的环境,保持种群的繁荣。自1991年在动物中发现嗅觉受体基因以来,关于昆虫感受化学信息的周缘神经系统的分子和细胞机制方面的进展十分迅速。文章主要就昆虫周缘神经系统的感受化学信息的分子和细胞机制进行综述。首先对昆虫感觉气味的细胞机制的研究进展进行简要介绍。昆虫嗅觉神经元在感受化学信息过程中起着极为重要的作用,昆虫嗅觉神经元上表达的嗅觉受体不同而执行着各异的功能。各种嗅觉神经元对于化学信息的感受谱有较大的区别;嗅觉神经元对化学信息类型、浓度、流动动态等产生相应的电生理特征反应。研究表明同一种神经原可以感受多种化学信息,而一种化学信息也可以被多种神经原所感受。由神经原对化学信息感受所形成的特征组合就是感受化学信息的编码。其次较为详细地论述与昆虫感受气味分子相关的一些蛋白质的研究进展。气味分子结合蛋白是一类分子量较小、水溶性的蛋白,主要位于化学感受器神经原树突周围的淋巴液中。在结构上的主要特征是具有6个保守的半光氨酸和由6个α螺旋组成的结合腔。自1981年发现以来,已经在40余种昆虫中发现上百种。由于研究手段的不断进步,已经对该类蛋白的表达特征、结合特性以及三维结构和结合位点进行了大量的研究,提出了多个可能的功能假说,在诸多的假说中,较为广泛接受的是气味分子结合蛋白在昆虫感觉气味的过程中,是与疏水性的气味分子相结合,并将气味分子运输到嗅觉神经原树突膜上的嗅觉受体上。这些处于树突膜上的嗅觉受体则是昆虫感觉气味过程中的另一个十分重要的蛋白质。目前,已经在果蝇、按蚊、蜜蜂和家蚕等10余个昆虫种类中发现上百个嗅觉受体蛋白基因。这类蛋白是跨膜蛋白,一般具有7个跨膜区,整个蛋白的氨基酸残基在400～600个。昆虫的嗅觉受体蛋白的N-端在胞内,而C-端在胞外,这与G耦联蛋白不同。而且,昆虫的一个嗅觉神经元可以表达1～3个嗅觉受体蛋白,也与哺乳动物的一个神经元只表达一种受体蛋白有所不同。每种嗅觉受体可以感受多种气味分子,而一种气味分子可以被多个嗅觉受体所感知,这样组成了感受化学信息的编码谱。最近采用基因敲除技术和膜片钳技术研究发现,昆虫的嗅觉受体蛋白在信号传导中也有特殊性,即嗅觉受体可以直接作为离子通道,而引起动作电位。还有近来的研究表明,神经膜蛋白对于果蝇的性信息素感受神经元感受性信息素cVA是必要的。实际上,昆虫对于化学信息的感受和信号的转导,并不是上述蛋白单独起作用完成的,而是多种蛋白相互作用的结果。论文最后对该领域研究内容进行了展望。     

细菌Ⅴ型分泌系统研究进展

目前已知革兰阴性(G-)细菌的分泌系统至少有5种类型,即Ⅰ～Ⅴ型。其中Ⅴ型分泌系统为G-菌外膜通道转运蛋白系统中最大的一个家族,该系统又称自主转运蛋白系统,它首先通过Sec依赖的分泌通路跨内膜转运,到达外周质间隙后,又通过自身的C端在外膜上形成一个β折叠桶实现跨外膜转运。Ⅴ型分泌系统的分泌装置最为单一,且该系统分泌的蛋白在跨外膜转运过程中似乎不需要能量和辅助因子(蛋白)的参与。随着对运用Ⅴ型分泌系统在G-菌表面展示异源性多肽/蛋白质的深入研究,该系统在生物技术领域已展示出巨大的应用前景。     

C-激酶在跨膜信息传递中的作用

C-激酶(PKC)在跨膜信息传递中具有重要作用,其作用过程与A-激酶、G-激酶、Ca²⁺·CaM蛋白激酶相互区别而又紧密联系。C-激酶系通过催化多种蛋白特别是胰岛素受体,生长因子受体、钙调蛋白等生理活性蛋白的Ser/Thr残基磷酸化,以调节细胞代谢,分化、生长、增殖乃至癌变。     

中枢神经系统离子通道受体P2X7的研究进展

在ATP门控离子通道P2X受体家族中,P2X7受体由于在结构和功能上与其他(P2X1-P2X6)受体的显著差别而备受关注.P2X7受体是由3个同源亚基组成的多聚体,其C端为P2X受体家族中最长的,与其他已知蛋白没有同源性.P2X7受体具有独特的双功能性,被ATP激活后形成非选择性阳离子通道,允许钾、钠、钙等阳离子跨膜流动,而对二价阳离子表现出相对较强的选择性,在低浓度二价阳离子环境及ATP的持续刺激下,激活的P2X7受体能形成大的孔通道.P2X7受体广泛分布在血液系统、免疫系统和骨组织等多种组织器官中,通过信号转导参与细胞增殖、蛋白合成和细胞凋亡等事件.近年来在中枢神经系统中的研究发现,P2X7受体参与神经突触传递等生理过程,并在神经性退变等病理过程中发挥重要的调节作用.其中,多种假说支持它与少突胶质细胞的损伤有密切关系.     

β肾上腺素受体的结构与功能域

β肾上腺素受体具有视紫红质样结构,包括由膜两侧亲水环相互联结7个疏水性跨膜α螺旋结构,N端无信号序列而含有2个N-糖基化位点,C端富含丝氨酸和苏氨酸残基.7个跨膜结构构成配基结合位点.β受体细胞膜内侧环状序列形成两亲α螺旋结构,与G蛋白相互作用.C端及第3个内侧环的丝氨酸及苏氨酸残基构成受体磷酸化位点,参与受体功能调控.     

嗅觉受体的发现者——阿克塞尔

对阿克塞尔的生平及嗅觉受体的发现进行介绍。嗅觉是一种动物感知外界环境进而适应生存的重要方式,但对其分子机制缺乏详细的理解。1991年,美国科学家阿克塞尔和巴克鉴定出一类G-蛋白偶联受体,并证明其具有感知嗅觉的能力,在物种间具有高度的保守性。嗅觉受体的发现对理解感觉系统机理打开了一扇大门,阿克塞尔和巴克也因此分享了2004年诺贝尔生理学与医学奖。     

棉铃虫嗅觉受体基因的克隆及组织特异性表达

昆虫嗅觉受体是一个高度变异的蛋白家族,但是其中一类嗅觉受体很特殊,它们在不同昆虫体内高度保守。该文作者从棉铃虫Helicoverpa armigera体内克隆得到了这类受体基因,命名为ORHarm。ORHarm编码473个氨基酸残基,序列中有7个跨膜区,是典型的G蛋白偶联的受体。ORHarm与已经报道的昆虫同类嗅觉受体的同源性在60％以上,与近缘种烟芽夜蛾Heliothis virescens嗅觉受体的同源性高达99.4％。半定量RT-PCR研究表明,ORHarm主要在棉铃虫成虫触角中表达,在喙中也有表达,但表达量较低,在成虫其他的部位不表达;在棉铃虫发育的各个时期,如卵、幼虫、蛹和成虫体内,也都有表达。ORHarm不仅在感受挥发性气味物质的过程中起着重要的作用,而且也参与液态化学刺激的识别过程。     

A型流感病毒M2膜蛋白两亲性螺旋构象变化的FRET研究

A型流感病毒膜质子通道M2是一个重要的抗流感药物靶点,其通道功能与蛋白质构象变化紧密相关.M2跨膜螺旋结构与功能的研究已经取得了显著进展,但其膜内碳端两亲性螺旋的构象变化与M2功能的关系尚不明确.在这个两亲性螺旋中引入能与跨膜域色氨酸形成福斯特共振能量转移(FRET)作用的非天然氨基酸Phe CN,以便研究通道激活或抑制后M2蛋白膜内部分的构象变化.在酸性环境通道激活的条件下,两亲性螺旋与跨膜螺旋间的距离增大,其增大幅度基本不受药物抑制通道活性的影响.由此推测两亲性螺旋的构象变化与通道活性无关,反而很可能与M2在病毒出芽过程中的作用相关.     

受体及离子通道蛋白磷酸化对跨膜信号传递的调节

跨膜信号转导是细胞信息传递的起始环节,受体和离子通道在此环节上起重要作用,受体和通道蛋白易受多种因素的调节。蛋白南磷酸化是受体及离子通道调节的关键步骤,不仅使受体及离子通道的功能发生改变,而且地影响到其在细胞的分布状况。受体 子通道蛋白酸化过程及其调节机制对于分析细胞信号转导的过程及细胞功能有着重要的作用。     

脂质筏在信号转导中的作用

细胞质膜对膜上受体的细胞外到细胞内的跨膜信号转导具有十分重要的意义。目前的研究表明膜上受体在介导跨膜信号转导时,通常是在细胞质膜上的胞膜窖和脂质筏结构中进行的。胞膜窖和脂质筏都是细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂的脂质有序结构域。其中,胞膜窖是一种有窖蛋白包被的特殊的脂质筏结构,通常在细胞膜上形成内陷的小窝。许多细胞膜上的受体都已经被发现位于胞膜窖和脂质筏中。同时,在脂质筏的胞质侧富集了大量的细胞内信号分子,这些信号分子集聚形成信号分子复合体,使得受体的细胞内结构域很容易就与大量的细胞内信号分子发生相互作用,为信号的起始和交叉作用提供了一个结构平台。     

昆虫中肠Bt晶体蛋白受体的研究进展

苏云金芽孢杆菌Ｂａｃｉｌｌｕｓｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ杀虫作用的主要成份是胞内产生的伴孢晶体,晶体蛋白经昆虫吞食,在肠道降解为激活的毒性肽。普遍认为毒性肽的作用机制主要有两个步骤：１）与中肠表面的受体专一结合;２）在细胞膜上形成跨膜通道。杀虫晶体蛋白的专一性与中肠细胞膜表面的受体蛋白紧密相连,晶体蛋白的杀虫作用是通过昆虫中肠细胞的专一性受体而起作用。本文通过说明受体蛋白的生物学特性、分子本质及与昆虫抗性的关系,概述了近年来中肠受体蛋白的研究进展。１　昆虫中肠受体蛋白的生物学特性１１　受体蛋白…     

G蛋白偶联受体的信号通路多样性及药物开发

正G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)是人类基因组编码的最大膜蛋白家族,包含视紫红质样受体、分泌素受体、谷氨酸类受体、黏附类受体和Frizzled/Taste2受体等5个大类共800多个受体成员[1～5]. GPCR受体家族的概念是由杜克大学的Lefkowitz教授和斯坦福大学的Kobilka在1986年首次提出. Lefkowitz与Kobilka等人[6,7]在克隆β肾上腺素受体后,将其序列与视紫红质进行比较,发现二者具有相似的7次跨膜拓扑结构,他们随即提出所有7次跨膜受体都可能具有偶联G蛋白能力的假说.目前认为,GPCR的共同结构特点是具有保守的7次跨膜α螺旋,通过3个胞内环和3个胞外环相连,其N-末端和C-末端     

SWEET蛋白家族研究进展

SWEET是新发现的一类具有7次跨膜?-螺旋的糖运输蛋白,它们由2个重复的具有3次跨膜?-螺旋的MtN3 motif和一个起连接作用的跨膜?-螺旋组成.SWEET广泛存在于真核单细胞生物、高等植物以及动物中.它们在生殖发育、植物与微生物的相互作用、植物的逆境反应及衰老等许多方面起重要作用.最近的研究显示,原核生物中存在与真核生物SWEET类似的、只含有一个3次跨膜?-螺旋的蛋白,这些蛋白属于MtN3或PQ-Loop家族.从慢生根瘤菌中克隆的SWEET同源蛋白BjSemiSWEET1和已经鉴定的部分真核生物SWEET蛋白一样具有运输蔗糖的能力,这个结果与其他相关研究一起暗示真核生物7次跨膜?-螺旋的糖或氨基酸运输蛋白可能由原核生物中3次跨膜?-螺旋的小分子蛋白通过复制或横向基因转移融合进化而来,并且它们在行使功能时可能形成和其他许多膜转运蛋白相似的、具有12次跨膜结构的功能单位.对SWEET的研究将为揭示多种生命现象提供重要线索.     

长江刀鲚mor-4k13基因的分离鉴定及表达分析

分布于长江的刀鲚(Coilia nasus)具有洄游和定居两个生态型,生殖洄游是区别两者的主要表征。为了探索嗅觉受体(OR)基因是否参与了刀鲚的生殖洄游过程,本文采用RACE技术从洄游型刀鲚中获得了mor-4k13基因,该基因全长1 098 bp,编码区长963 bp,单外显子结构,可编码320个氨基酸。预测表明,mor-4k13基因编码的蛋白质,为7个疏水性的α-螺旋跨膜结构,属G-蛋白偶联受体,有胆固醇和油酸两个配体。MOR-4K13蛋白与已报道的其他鱼类OR蛋白的同源性在40%~68%之间,其中,与近缘种大西洋鲱(Clupea harengus)嗅觉受体蛋白同源性高达68%。采用Real-time PCR方法对10个组织或器官所作的荧光定量分析显示,mor-4k13基因在定居型刀鲚嗅囊和性腺中高表达,在肌肉、眼球、胃壁、肝和鳃中低表达,心肌中几乎不表达。mor-4k13基因在洄游型刀鲚嗅囊中的表达量总体高于定居型,且洄游型雄性刀鲚嗅囊中此基因的表达量约是其雌性嗅囊中的3倍。这表明mor-4k13基因不仅与嗅觉功能和性腺发育相关,也可能与生殖洄游习性相关,不同性别的个体间也存在着嗅觉能力的差异。     

昆虫气味受体研究进展

嗅觉在昆虫的多种行为中发挥关键作用。气味分子与嗅觉神经元树突上气味受体的结合,参与了昆虫嗅觉识别的初始过程。昆虫的嗅觉神经元表达两类气味受体： 一是传统气味受体,该类受体同源性较低,在少部分嗅觉神经元中表达; 二是Or83b家族受体,该类受体不感受气味,在不同昆虫间较为保守且在大多数嗅觉神经元中表达。目前,对于单个传统气味受体的气味分子配体特异性所知甚少; 对于Or83b家族受体,一般认为其可能具有将传统气味受体运送至嗅觉神经元树突膜上的功能。此外,有一些实验证据不支持昆虫气味受体为G蛋白偶联受体的观点。     

铁转运刺激因子研究进展

铁转运刺激因子 (stimulatorofFetransport,SFT)是近年新发现的一个重要的铁代谢蛋白。SFT是一种跨膜糖蛋白 ,含 6个跨膜区域 ,在第一个细胞内环中含有功能上十分重要的REIHE序列。它广泛分布于各组识 ,其主要功能是促进转铁蛋白结合铁和非转铁蛋白结合铁的转运。SFT的基因表达和功能发挥受铁的调控。遗传性血色素沉着病人的肝脏内SFTmRNA的表达显著增加 ,因而SFT超表达可能与遗传性血色素沉着病的形成有关     

水通道蛋白的基本结构与特异性通透机理

水通道蛋白是一个具有跨膜运输水分子功能的蛋白家族。从1988年Agre等发现水通道蛋白起,目前在不同物种中已经发现了200余种水通道蛋白,其中存在哺乳动物体内的有13种。概述了水通道蛋白的结构、组织特异性分布及特异性通透机理。