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幸运28:昆明动物所等揭示树鼩耐受辛辣食物的分子机制

昆明动物所等揭示树鼩耐受辛辣食物的分子机制

  人们常说酸、甜、苦、辣、咸,五味杂陈。然而,并非是味觉,而是一种痛觉。迄今为止,哺乳动物中只有人类可以通过后天学习和训练,从这种痛觉感受中获得愉悦。对于其他哺乳动物而言,则是一种强烈的疼痛信号,使它们可以远离那些带有危险信号的植物。

  令人惊奇的是,树鼩可以直接进食富含辣椒素的红辣椒,并且对含有辣椒素的食物不敏感。中国科学院昆明动物研究所研究人员通过全基因组扫描和全细胞膜片钳技术,发现树鼩的辣椒素受体TRPV1离子通道受到了强烈的正选择,其对辣椒素的敏感性只有小鼠TRPV1的十分之一。使用电生理、定点突变、结构模拟等研究手段,进一步确认,树鼩TRPV1对辣椒素的低敏感性是由于其579位点苏氨酸突变为甲硫氨酸导致的。这一突变使得辣椒素与树鼩TRPV1不能在该位点形成相互作用,严重影响了辣椒素的结合。

  5个种群155个野生树鼩个体的测序结果表明,579位点的突变发生在种上水平。而辣椒引入东南亚地区仅有300年历史,无法引起种上水平的基因突变。然而,研究人员发现,树鼩偏好食用一种广泛生长在东南亚地区的胡椒属植物——芦子藤,芦子藤富含一种辣椒素类似物——Cap2,使这一植物具有“辣”的特性。实验结果显示,树鼩TRPV1Cap2的敏感性仅有小鼠的千分之一,而将树鼩TRPV1 幸运28 579位点的甲硫氨酸突变成苏氨酸可以使树鼩TRPV1Cap2的敏感性上升1000倍。研究人员综合行为学、生化分析、进化学分析、电生理功能和结构模拟等方面的实验数据,揭示了芦子藤中的辣椒素类似物Cap2分子作为树鼩TRPV1 579位点突变的环境压力,降低树鼩对辛辣食物的敏感性,使树鼩具有更为广泛的食谱从而获得更强的生存适应能力。

  该研究成果已于712日在线发表在PLoS Biology上,昆明动物所研究员赖仞、博士杨仕隆、研究员王国栋及浙江大学教授杨帆为文章的共同通讯作者;昆明动物所博士研究生韩亚兰、尹婷婷以及博士李博文为文章的共同第一作者。

  该研究得到国家自然科学基金委、中科院、云南省和中非中心的支持。

  文章链接

 

  芦子藤产生的化合物Cap2作为进化压力,使树鼩辣椒素受体TRPV1579位点由苏氨酸突变为甲硫氨酸,从而使树鼩获得了进食辛辣食物的能力


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