PNAS:Trp通道研究的新进展

来源：武汉大学2022-05-11 09336031

姚研究组系统研究了TRP通道的调节及其在健康和疾病中的意义。

《美国科学院院报》 (PNAS)在网上发表了武汉大学生命科学学院教授景尧研究组的最新研究进展，论文题目是植物源天然驱避剂节肢动物分子靶标的识别(《在节肢动物中解析了植物源驱虫剂的分子靶标》)

生命科学学院博士生田泉、王佩瑜和高级实验师谢畅是论文的第一作者。庞培源、张友静、高月、张传庚、胡娟博士研究生和李欣欣硕士研究生参与了研究。景尧是通讯作者。此外，武汉大学生命科学学院教授、吴、曹志坚，法国国家健康与医学研究所研究员，美国德克萨斯大学休斯顿健康科学中心教授Michael X. Zhu也参与了研究。果蝇的研究得到了武汉大学医学研究所教授和华中科技大学教授张的帮助。

瞬时受体电位(TRP)通道在化学和物理信息感知以及中枢信息处理中起着重要作用。TRP通道作为感觉系统的先驱，在进化上相当保守，从低等微生物到高等脊椎动物都广泛存在。节肢动物诞生于5亿多年前的寒武纪大爆发期间，构成了当今动物界最多样化的种类。它们参与维护生态平衡，与人类生产生活密切相关，但也是疾病传播的载体。在长期的进化过程中，植物与节肢动物建立了密不可分的关系。例如，植物利用节肢动物为花朵授粉。同时，植物还会产生一些天然化合物来抵御一些节肢动物天敌。目前，从植物中分离的天然化合物为昆虫控制提供了一种环境友好和有效的策略，但其在节肢动物中的直接分子靶标需要进一步阐明。

蝎子，被称为活化石，已有4.4亿年的进化史，广泛分布在地球上，历经各种极端环境变迁而存活下来。为探索TRP通道介导的应激反应对蝎子适应环境的贡献，研究组选择了在我国广泛分布的东亚钳蝎作为研究对象，通过建立新的行为模型，探索不同驱虫药对蝎子行为的影响(图1A)。结果蝎子对从香茅中提取的天然驱虫剂香茅醛和香茅醇表现出强烈的回避反应(图1B)。此外，研究人员成功分离出蝎子的外周感觉神经元，并记录了药物刺激的电生理。结果表明，这两种化合物都可以强烈激活神经元，并且这种激活作用可以被TRP通道的广谱抑制剂所抑制(图1C-G)。通过调查，李文新等人成功地建立了东亚蝎的基因组和转录组数据库。利用TRP通道蛋白的保守结构域，结合基因组筛选和膜片钳电生理实验，研究人员首次克隆并鉴定了一个在东亚蝎中表达的瞬时受体电位通道，命名为sTRP1。此外，还发现该通道可以在HEK293细胞中表达，并且它可以像蝎子外周神经元一样有效地响应天然驱虫剂的刺激(图1H-J)。

图一。天然驱虫剂香茅醛和香茅醇，有针对性地激活蝎子的sTRP1通道，进而介导蝎子的躲避反应。

为了进一步阐明sTRP1通道介导的化学敏感性在蝎子逃避行为中的作用，研究人员通过基因进化树分析和蛋白质序列比对，发现果蝇中表达的trp基因与strp1基因具有高度相似性(图2A)。先前的研究表明，果蝇TRP作为dTRPL通道的配体亚单位，在果蝇的可见光感知中发挥作用。随后的研究表明，DTRP也位于果蝇的腿部关节，参与调节果蝇的精细运动。利用sTRP1通道的激动剂，研究人员对dTRP.进行了深入的电生理研究结果表明，trp基因编码的蛋白质也是一种离子通道，对天然驱虫剂香茅醛和香茅醇的刺激有反应(图2B-D)。对果蝇进行了直接气传驱避试验。结果表明，野生型果蝇对天然驱虫剂香茅醛和香茅醇的刺激表现出强烈的回避行为，但果蝇中表达的13个不同的trp基因被逐一敲除。只有Trp基因缺失的果蝇失去了对天然驱虫剂的逃避反应(图2E)，这表明dTRP通道也是一种化学感受器，参与了果蝇对环境的适应性调节。

图二。黑腹果蝇的Trp作为蝎子trp1的同源基因，也编码为功能性离子通道，介导天然驱虫剂香茅醛和香茅醇的刺激，诱导黑腹果蝇的回避反应

姚研究组系统研究了TRP通道的调节及其在健康和疾病中的意义。近年来，在深入分析TRP通道门控机制和功能调控机制的基础上(PNAS，2019；J. Biol。化学2020；前面。细胞发育。生物。2021)，揭示其在生理和病理过程中的关键作用(Nat Commun . 2018;FASEB j . 2020；eLife，2021；BMC生物。 2022)。本研究揭示了瞬时受体电位通道sTRP1/dTRP作为天然驱虫剂的分子靶标，参与介导节肢动物对环境的适应性调节，拓展了跨物种尺度上对TRP通道的功能理解。

研究工作得到了国家、湖北省自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

版权声明

本网站所有标注“来源：100医学网”或“来源：bioon”的文字、图片及音视频资料，版权归100医学网网站所有。未经授权，任何媒体、网站、个人不得转载，否则将追究法律责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：100医学网”。其他来源的文章均为转载文章。本网站所有转载文章都是为了传递更多信息。转载内容不代表本站立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户都在使用100医疗网APP随时阅读、评论、分享、交流。请扫描二维码下载-