两篇Nature文章解析嗅觉的奥秘

【字体: 时间:2010年03月10日 来源:生物通

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  在人类各种功能的研究中,嗅觉研究是最滞后的研究领域。直到2004年的诺贝尔生理医学奖颁给了两位研究嗅觉的美国学者,这才引起了科学家们对嗅觉研究的兴趣。近期两篇Nature文章在嗅觉方面又获得了新的发现。

  

生物通报道:在视、听、嗅、味及体觉五大特殊感觉当中,嗅觉是最不受重视的一项。如果让人选择可以割舍的感觉,嗅觉总是名列前茅,甚至还在味觉之前。但一般人却不一定知道,食物的香味有80%是由嗅觉所贡献,如果少了嗅觉,再美味的食物吃起来也将如同嚼蜡。

在人类各种功能的研究中,嗅觉研究是最滞后的研究领域。直到2004年的诺贝尔生理医学奖颁给了两位研究嗅觉的美国学者,这才引起了科学家们对嗅觉研究的兴趣。近期两篇Nature文章在嗅觉方面又获得了新的发现。

来自耶鲁大学分子,细胞与发育生物学系等处的研究人员利用对果蝇进行基因工程改造,获得了所谓的“空神经元”体系,从而确定了一种蚊的全部气味受体蛋白,这些受体大部分都具有广泛活性,能对一系列不同气味做出反应,这一成果有助于进一步分析嗅觉感官系统,而且也为控制疟疾提供了可能的靶标。

气味识别实际上被许多传播疾病的昆虫用来定位传播宿主,虽然这一分子过程目前我们还不清楚,但是越来越多的研究证明了这一点,之前的研究就证实,昆虫能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——铁通道形成伴护蛋白Or83b才能正确发挥功能。

在这篇文章中,研究人员利用基因工程果蝇的“空神经元”体系确定了冈比亚按蚊(撒哈拉以南非洲的主要疟疾传播媒介)全部气味受体蛋白。这些受体大部分都具有广泛活性,能对一系列不同气味做出反应,但少数却比较有针对性,只对一种或少数几种气味做出反应。几十种受体对人汗液中的化合物有强烈反应,因此该发现为控制疟疾提供了可能的目标:人们可以破坏蚊子的宿主探测功能或用假气味将它们赶到捕蚊器中。

另外一篇文章中,来自加州理工学院、霍华休斯医学研究所的研究人员发现由雄性果蝇产生的挥发性信息素cVA (cis-vaccenyl acetate)能通过激发表达一种名为Or67d 的cVA受体蛋白的嗅觉神经元来促进雄性对雄性的攻击性。

之前的研究在昆虫和小鼠身上发现了控制进攻性的信息素,但其中所涉及的神经回路却仍不清楚,在这篇文章中,研究人员确定了这一过程中的一种关键信息素:通过激发表达一种名为Or67d 的cVA受体蛋白的嗅觉神经元来促进雄性对雄性的攻击性。

这个神经回路是通过由cVA促进的攻击性来调控雄性种群密度及雄性果蝇从食物源的扩散所必需的。用经典遗传模型果蝇所进行的这项研究工作(该工作利用Nature杂志最近一篇文章(12月3日一期Nature杂志的第562页)上所介绍的视频技术进行,并且还以影片形式发布在go.nature.com/o8sRLs这个网址上),使有关攻击行为的研究向详细的基因操纵和调查方法敞开了大门。

除此之外,研究人员还在嗅觉化学信号方面也获得了一些成果,比如加拿大的科学家们发现不管是蟑螂还是毛虫,它们在死亡之后,都会散发出具有恶臭的酸性脂肪类混合物,而这种气味能够驱赶室内所有昆虫。

科学家希望能够将死亡后昆虫的这种气味混合物提炼出来,并且通过这种方法来保护农作物免受害虫侵害。比如说,在原木上涂上酸性脂肪类混合物,能够让其在一个月内不会受到木蠹蛾的侵害。

(生物通:万纹)

原文摘要:

Odorant reception in the malaria mosquito Anopheles gambiae

The mosquito Anopheles gambiae is the major vector of malaria in sub-Saharan Africa. It locates its human hosts primarily through olfaction, but little is known about the molecular basis of this process. Here we functionally characterize the Anopheles gambiae odorant receptor (AgOr) repertoire. We identify receptors that respond strongly to components of human odour and that may act in the process of human recognition. Some of these receptors are narrowly tuned, and some salient odorants elicit strong responses from only one or a few receptors, suggesting a central role for specific transmission channels in human host-seeking behaviour. This analysis of the Anopheles gambiae receptors permits a comparison with the corresponding Drosophila melanogaster odorant receptor repertoire. We find that odorants are differentially encoded by the two species in ways consistent with their ecological needs. Our analysis of the Anopheles gambiae repertoire identifies receptors that may be useful targets for controlling the transmission of malaria.

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