昆虫嗅觉受体最新研究进展
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自从最初发现昆虫的气味受体，在理 解这个受体家族的功能方面取得了很大的 进步，而且它们在嗅觉信号传递这方面的 贡献也逐渐清晰起来。最近取得的巨大进 步很可能归功于两个重大成就，这两个成 就都利用了果蝇那强大的实验环境。第一 个成就是介绍一个使气味受体异常表达的 新方法，耶鲁大学 Ｊｏｈｎ Ｃａｒｌｓｏｎ 的实验室已 在黑腹果蝇 Ｄ．ｍｅｌａｎｏｇａｓｔｅｒ 中鉴定出这个 气味受体，此项成果推动了对生物体内昆 虫气味受体功能的研究［１２］。这个基因缺失 突 变 体 系 统 称 为 “ 空 神 经 元 ”， 简 称 “ △ ｈａｌｏ”， 即 人 工 敲 除 ａ ｂ ３ Ａ 嗅 觉 神 经 元 中 的 ＤＯＲ ２２ａ 和 ２２ｂ 气味受体基因。基因缺失 导致 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元丧失对嗅觉的敏感 性。为了辨别 ＤＯＲ ２２ａ 和 ２２ｂ 两种气味受 体对野生型 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元敏感性的贡 献，Ｄｏｂｒｉｔｓａ 等采用了双向 ＧＡＬ４／ＵＡＳ 系 统，并在内源性 ＤＯＲ２２ａ 的启动子区域内， 异源表达了 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元中的个别气 味受体。结果显示，在两种均在 ａｂ３Ａ 嗅觉 神经元中均能表达的两种受体 ＤＯＲ２２ａ 和 ＤＯＲ２２ｂ 中，只有 ＤＯＲ２２ａ 对气味分子敏 感，表明 ＤＯＲ２２ｂ 在 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元中没 有功能。此外，虽然动作电位的静息电位 反常地低，但对 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元来说，仍 可在其△ ｈａｌｏ 突变中检测到，表明具有功 能的气味受体对气味受体神经元（ＯＲＮ）的 发育不是必需的。
３ ＯＲ８３ｂ是ＯＲ定位运输的必需因子
第二个关键性突破来自Ｌｅｓｌｉｅ Ｖｏｓｓｈａｌｌ 实验室。他们的研究进展让我们了解到果 蝇气味受体 ＤＯＲ８３ｂ 在昆虫嗅觉器官中具 有关键功能。与其他那些仅有很低的同源 性的昆虫 ＯＲ 传统家族成员相比，ＤＯＲ８３ｂ 同系物与很多昆虫目（包括双翅目，膜翅 目，鳞翅目，鞘翅目）的同源蛋白至少具有 ６０％ 的氨基酸同源性，此外每种类似物都在 许多昆虫的 ＯＲＮｓ 中大量表达。Ｌａｒｓｓｏｎ 等 利用最新的技术使用同源重组将目的基因 敲除，他们观察到在果蝇幼虫以及成虫阶 段，ＤＯＲ８３ｂ 缺失会导致对气味的不敏感。 关于这个表型的分子学解释来自对 ＤＯＲ８３ｂ 缺失突变的观察。传统 ＤＯＲｓ 一般 是和 ＤＯＲ８３ｂ 共表达的，但却不能正确地 定位在 ＯＲＮｓ 的树突部分。相反，大部分 ＤＯＲ 蛋白保留在胞质内，这个和 Ｌａｒｓｓｏｎ 等 人关于的猜想 ＤＯＲ８３ｂ 促进一般的 ＯＲｓ 的 运输的猜想不谋而合。和各 ＤＯＲ８３ｂ 和 ＯＲ８３ｂ 家族成员的一样具有高度序列保守 性、触角转基因在地中海实蝇 Ｃｅｒａｔｉｔｉｓ ｃａｐｉｔａｔａ 中同源表达恢复了气味敏感性以 及传统 ＯＲ 的膜运输等结果是 ＯＲ８３ｂ 在各 种昆虫中具有保守功能特征的最好直接证 明。
科技资讯sciencetechnologyinformation2008no31sciencetechnologyinformation从无脊椎动物到我们人类很多气味信号都是由挥发性配体结合到属于g蛋白偶联受体gpcr家族的气味受体上们偶联异三聚体g蛋白其中大部分诱导蝇类产生camp然后这个第二信使激活循环核苷酸门控离子通道以去极化嗅觉受体神经元这样就提供了一个信号以便更多的下游神经元进行信号传导
当 Ｄｏｂｒｉｔｓａ 等后来检测到这种不能在 果蝇的 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元中正常表达的气 味受体是否能在 ＯＲＮ 中起作用的时候，这 个方法的真正优点才得以体现。在△ ｈａｌｏ 突变体中，ＤＯＲ４７ａ 的异常表达储存了对 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元的气味敏感性。重要的 是，ＤＯＲ４７ａ 的异源表达将 ａｂ３Ａ 嗅觉神经 元的反应方式转变为 ａｂ５Ｂ 神经元的反应 方式，所以，这表明 ＤＯＲ４７ａ 是位于 ａｂ５Ｂ 神 经元上的具有功能的受体。以这种方式， ７ｂ 是真正的气味受 体，更重要的是，他还创造了一个有效的新 方法去检测其它气味受体的功能性特点。 这个系统后来被用来破解来自两种传播疟 疾的冈比亚按蚊 Ａｎｐｈｅｌｅｓ ｇａｍｂｉａｅ 的气味
１２ 科技资讯 Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
高 新 技 术
受体（ＡｇＯＲｓ），更加证明了这种方法可用于 检测不同昆虫种类的气味受体特点的功 能。在这个研究中发现，在 ａｂ３Ａ 气味受体 神经元中 ＡｇＯＲ１ 的表达导致了其对浓度 为 １０－３Ｍ 的 ４－ 甲酚的特异性反应。这个 研究尤为有趣的是，因为 ＡｇＯＲ１ 只在嗜血 的雌性蚊子体内特异表达，而且 ４－ 甲酚也 被认为是人体汗液的组成成分。从这些数 据中了解到，ＡｇＯＲ１ 很可能和其它 ＡｇＯＲｓ 协作，在协调人类宿主的嗅觉倾向方面具 有重要作用。像这样，它将成为设计以化 学或遗传学为基础设计一种的干扰策略的 主要目标，用于减少冈比亚按蚊 Ａｎｐｈｅｌｅｓ ｇａｍｂｉａｅ 向人类传播疟疾的能力而奠定基 楚。
这些研究第一次表明果蝇的嗅觉系统 是怎样在果蝇基因组中存在 ＤＯＲ 数量相 对有限（与哺乳动物的基因组相比）的 ＤＯＲ 的情况下，分辨出成百上千种气味分子的。 一些气味受体仅对一种试验化合物产生强 烈的反应，而其它的气味受体对许多化学 药品都有强烈的反应。另一方面，特殊的 气味分子会活化多种受体。这些发现都成 为分辨混合气味受体的根据。
在成功确定了 ＯＲ／ＯＲ８３ｂ 的相互关系 后，也提出了进一步的证据，表明 ＯＲｓ 也采 用了和 ＯＲ８３ｂ 相同的拓扑构型［６］。首先，膜 插入的方向相同，其次 ＯＲ８３ｂ 和 ＯＲｓ 的环 形结构有直接的物理接触，并推测这个接 触对于两者是拓扑学等价的。
２ 传统ＯＲ以及其相关研究
同样的方法被用来鉴别传播疟疾的媒介 ——冈比亚按蚊 Ａｎｐｈｅｌｅｓ ｇａｍｂｉａｅ［７］的一套气 味受体。到目前为止，它是唯一的一种整套基 因组可被广泛利用的唯一昆虫。但是，另外的 气味受体序列已在其它昆虫中被识别出，包括
图 １ Ｏｒ８３ｂ 蛋白的预测拓扑结构图（仿 Ｃａｒｏｌｉｎａ Ｌｕｎｄｉｎ，２００７）。
传染黄热病的埃及伊蚊 Ａｅｄｅｓ ａｅｇｙｐｔｉ［８］， 烟草蚜虫Ｈｅｌｉｏｔｈｉｓ ｖｉｒｅｓｃｅｎｓ［９］，家蚕Ｂｏｍｂｙｘ ｍｏｒｉ［１０～１１］。另外，未发表的数据已显示从蜜 蜂 Ａｐｉｓ ｍｅｌｌｉｆｅｒａ 的基因组中鉴定出了 １６６ 个 气味受体和 ６ 个气味受体的假遗传基因。 ２．１ ＯＲ 的发现
一整套大规模的研究从根本上影响了 我 们 现 在 对 昆 虫 气 味 辨 别 的 观 点 ，“ 空 神 经 元”方法后来被用来检测黑腹果蝇 Ｄｒｏｓｏ－ ｐｈｉｌａ ｍｅｌａｎｏｇａｓｔｅｒ触角中的嗅觉反应模式。 以前报道，的果蝇触角中表达的 ３２ 个 ＤＯＲ 中，除一种气味受体外，其它所有的都在这 次研究中得到表达。其中的 ２４ 种有功能， 它们中的 １３ 种在 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元中表现 出对气味有反应，其反应模式与先前检测 到的果蝇嗅觉神经中的气味反应极其类 似。而且，这 ２４ 种具有功能的 ＤＯＲ 的反应 方式都不尽相同。 ２ ． ２ 气味信号的传递
１ ＯＲｓ 和ＯＲ８３ｂ的拓扑结构研究
为了研究 ＯＲ８３ｂ 拓扑构图（图 １），在 ２００６ 年，Ｒｉｃｈａｒｄ Ｂｅｎｔｏｎ 等人利用β －ｇａｌ 融 合以及 ＹＦＰ ＰＣＡ 技术推测了 ＴＭ１ 以及 Ｎ 末端末序列位置。一年之后 Ｃａｒｏｌｉｎａ Ｌｕｎｄｉｎ 巧妙利用人工插入糖基化位点和寡 糖转移酶的特性，只转移聚糖类物质到暴 露在内腔外的蛋白部分，以及加入果蝇粗 糙微粒体的阴阳性对比成功绘制了一份 ＯＲ８３ｂ 拓扑模型图。比如利用 ＥＣ２ 环中一 个潜在的糖基化受体位点（Ｎ１６９ＳＳ）［３］。他 们在将 ＯＲ８３ｂ 克隆到 ｐＧＥＭ１ 载体然后体 外转录表达，并分组加入果蝇粗糙微粒体 于对照组比对。Ｐｈｏｂｉｕｓ 预测了这样一个 ７ 次跨膜单环：５０－６８，８０－９８，１３７－１５８，１９４－ ２１３，３５０－３７１，３９１－４１３，４６２－４８３．推定的 内源和改构糖基化位点图上指明；位点在
在 Ｏｒ２２ａ／ｂ 神经元内运用 ＴＡＲＧＥＴ （ｔｅｍｐｏｒａｌ ａｎｄ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）系统进行 ＯＲ８３ｂ 的拯救实验以确 定 ＯＲ 的定位何时需要 ＯＲ８３ｂ。这个技术 将温度敏感型的 Ｇａｌ８０（Ｇａｌ８０ｔｓ）瞬时调节基 因和细胞特异性地诱导 ＵＡＳ－Ｏｒ８３ｂ 组合 在一起。具体就是，在 １８℃，ＧＡＬ８０ 通过抑 制 ＧＡＬ４ 诱导表达 ＯＲ８３ｂ，而在抑制温度 ２９ 摄氏度时，ＧＡＬ８０ 停止活动，使 ＯＲ８３ｂ 在 ＯＲ２２ａ／ｂ 神经元内表达。通过在不同温 度的实验，结果表明 ＯＲ８３ｂ 的晚期表达足 以促使 ＯＲ２２ａ／ｂ 的定位，并排除了 ＯＲ８３ｂ 对纤毛形态发生或者 ＯＲ 运输等发展方面 的作用。还指出了 ＯＲ８３ｂ 对维持 ＯＲ 定位 以及稳定的必要性。
传统 ＯＲｓ，比如 ＯＲ２２ａ／ｂ 主要集中在
科技资讯 ２００８ ＮＯ．３１
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
外树突状部分并和 ＯＲ８３ｂ 共定位。在细胞 体核周边缘有大量 ＯＲ８３ｂ，这里也是 ＯＲ２２ａ／ｂ 聚集的地方。在缺少 ＯＲ８３ｂ 的情 况下，ＯＲ２２ａ／ｂ 高度不稳定，在神经元细胞 体内仅发现很低的水平。尽管 ＯＲ８３ｂ 缺失 突变体会影响 ＯＲ 的定位，但用膜 ｍａｒｋｅｒ ｍＣＤ８：ＧＦＰ 检测，未见到 ＯＳＮ 形态以及膜 结构的改变。
插入果蝇粗糙微粒体后改变的为黑色，没 改变糖基化位点的表明为灰色。
他们还推断出 ＥＣ２ 是定位在微粒体的 内 腔 面 ，另 外 还 揭 示 了 Ｎ ３３ＦＴ（Ｎ３３）和 Ｎ１８８ＡＳ（Ｎ１８８）两个糖基化位点没有被利用 上。据分析，可能有两个原因，一个可能是 这两个位点定位在细胞质的一侧，另一个 可能是它们距离跨膜区域太近。
科技资讯 ２００８ ＮＯ．３１ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 昆虫嗅觉受体最新研究进展
高 新 技 术
杨海凌 陈晶 齐义鹏 （ 武汉大学病毒学国家重点病毒实验室武汉大学生命科学学院 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２ ）
摘 要：昆虫可作为疾病的传播者，既为农作物的帮手，也被称为害虫，在全球的公共健康方面扮演重要角色。嗅觉是行为感觉的一种重
ＯＲｓ 通过保守的 Ｃ 段末端区域和 ＯＲ８３ｂ 联合［４］，通过设计了一个杂合体受体 ［ＯＲ８３ｂ（１－１７０）：ＯＲ４３ａ（１５９－３７６）］，以对不 同状态下的定位确定了 ＯＲ４３ａ 完全可以由 ＯＲ８３ｂ 介导被运输到嗅觉纤毛。然后通过 酵母双杂交实验观察到 ＯＲ４３ａ 的 ＩＣ３ 和 ＯＲ８３ｂ 的 ＩＣ３ 有重组。尽管这样的实验没 有考虑到 ＯＲＴＭ 的结构信息，但他们的结 果的确可以成功的应用于许多膜蛋白的联 合探究［５］。
要信号输入来源，因此，深入理解嗅觉系统的分子基础是很有价值的。而昆虫的嗅觉受体的讨论和其它的有效作用靶标的讨论，为发展高
选择性的昆虫驱避剂，破坏由嗅觉介导的昆虫疾病传播途径提供了技术平台。１９９９ 年在果蝇中首先确定的气味受体（ＤＯＲ），为之后的快
速发展铺平了道路。揭示了嗅觉信号转导和处理是如何发生等问题。这篇综述主要概括了同源性较低的传统气味受体（ＯＲ），该类受体同
源性较低； 和在不同昆虫间较为保守的家族受体的最新研究进展， 并探讨了在一些领域指出在不久将来在一些领域很可能实现的进展。
关键词：昆虫 气味受体 Ｇ 蛋白偶联受体 ＯＲ８３ｂ
中图分类号： Ｑ ９ ６
文献标识码： Ａ
文章编号：１６７２－３７９１（２００８）１１（ａ）－００１２－０３
从无脊椎动物到我们人类，很多气味 信号都是由挥发性配体结合到属于 Ｇ 蛋白 偶联受体（ＧＰＣＲ）家族的气味受体上［１］。它 们偶联异三聚体 Ｇ 蛋白，其中大部分诱导 蝇类产生 ｃＡＭＰ，然后，这个第二信使激活 循环 － 核苷酸 － 门控离子通道，以去极化 嗅觉受体神经元，这样就提供了一个信号， 以便更多的下游神经元进行信号传导。但 最新的研究结果正冲击着这一传统不变的 观点。功能性的昆虫气味受体是由一个异 多聚体构成，虽然不知道其化学计量，但至 少它包含一个多变的气味结合受体 ＯＲ 和 一个保守的 Ｏｒ８３ｂ 家族亚单位［２］。
３ ＯＲ８３ｂ是ＯＲ定位运输的必需因子
第二个关键性突破来自Ｌｅｓｌｉｅ Ｖｏｓｓｈａｌｌ 实验室。他们的研究进展让我们了解到果 蝇气味受体 ＤＯＲ８３ｂ 在昆虫嗅觉器官中具 有关键功能。与其他那些仅有很低的同源 性的昆虫 ＯＲ 传统家族成员相比，ＤＯＲ８３ｂ 同系物与很多昆虫目（包括双翅目，膜翅 目，鳞翅目，鞘翅目）的同源蛋白至少具有 ６０％ 的氨基酸同源性，此外每种类似物都在 许多昆虫的 ＯＲＮｓ 中大量表达。Ｌａｒｓｓｏｎ 等 利用最新的技术使用同源重组将目的基因 敲除，他们观察到在果蝇幼虫以及成虫阶 段，ＤＯＲ８３ｂ 缺失会导致对气味的不敏感。 关于这个表型的分子学解释来自对 ＤＯＲ８３ｂ 缺失突变的观察。传统 ＤＯＲｓ 一般 是和 ＤＯＲ８３ｂ 共表达的，但却不能正确地 定位在 ＯＲＮｓ 的树突部分。相反，大部分 ＤＯＲ 蛋白保留在胞质内，这个和 Ｌａｒｓｓｏｎ 等 人关于的猜想 ＤＯＲ８３ｂ 促进一般的 ＯＲｓ 的 运输的猜想不谋而合。和各 ＤＯＲ８３ｂ 和 ＯＲ８３ｂ 家族成员的一样具有高度序列保守 性、触角转基因在地中海实蝇 Ｃｅｒａｔｉｔｉｓ ｃａｐｉｔａｔａ 中同源表达恢复了气味敏感性以 及传统 ＯＲ 的膜运输等结果是 ＯＲ８３ｂ 在各 种昆虫中具有保守功能特征的最好直接证 明。
科技资讯sciencetechnologyinformation2008no31sciencetechnologyinformation从无脊椎动物到我们人类很多气味信号都是由挥发性配体结合到属于g蛋白偶联受体gpcr家族的气味受体上们偶联异三聚体g蛋白其中大部分诱导蝇类产生camp然后这个第二信使激活循环核苷酸门控离子通道以去极化嗅觉受体神经元这样就提供了一个信号以便更多的下游神经元进行信号传导
当 Ｄｏｂｒｉｔｓａ 等后来检测到这种不能在 果蝇的 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元中正常表达的气 味受体是否能在 ＯＲＮ 中起作用的时候，这 个方法的真正优点才得以体现。在△ ｈａｌｏ 突变体中，ＤＯＲ４７ａ 的异常表达储存了对 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元的气味敏感性。重要的 是，ＤＯＲ４７ａ 的异源表达将 ａｂ３Ａ 嗅觉神经 元的反应方式转变为 ａｂ５Ｂ 神经元的反应 方式，所以，这表明 ＤＯＲ４７ａ 是位于 ａｂ５Ｂ 神 经元上的具有功能的受体。以这种方式， ７ｂ 是真正的气味受 体，更重要的是，他还创造了一个有效的新 方法去检测其它气味受体的功能性特点。 这个系统后来被用来破解来自两种传播疟 疾的冈比亚按蚊 Ａｎｐｈｅｌｅｓ ｇａｍｂｉａｅ 的气味
１２ 科技资讯 Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
高 新 技 术
受体（ＡｇＯＲｓ），更加证明了这种方法可用于 检测不同昆虫种类的气味受体特点的功 能。在这个研究中发现，在 ａｂ３Ａ 气味受体 神经元中 ＡｇＯＲ１ 的表达导致了其对浓度 为 １０－３Ｍ 的 ４－ 甲酚的特异性反应。这个 研究尤为有趣的是，因为 ＡｇＯＲ１ 只在嗜血 的雌性蚊子体内特异表达，而且 ４－ 甲酚也 被认为是人体汗液的组成成分。从这些数 据中了解到，ＡｇＯＲ１ 很可能和其它 ＡｇＯＲｓ 协作，在协调人类宿主的嗅觉倾向方面具 有重要作用。像这样，它将成为设计以化 学或遗传学为基础设计一种的干扰策略的 主要目标，用于减少冈比亚按蚊 Ａｎｐｈｅｌｅｓ ｇａｍｂｉａｅ 向人类传播疟疾的能力而奠定基 楚。
这些研究第一次表明果蝇的嗅觉系统 是怎样在果蝇基因组中存在 ＤＯＲ 数量相 对有限（与哺乳动物的基因组相比）的 ＤＯＲ 的情况下，分辨出成百上千种气味分子的。 一些气味受体仅对一种试验化合物产生强 烈的反应，而其它的气味受体对许多化学 药品都有强烈的反应。另一方面，特殊的 气味分子会活化多种受体。这些发现都成 为分辨混合气味受体的根据。
在成功确定了 ＯＲ／ＯＲ８３ｂ 的相互关系 后，也提出了进一步的证据，表明 ＯＲｓ 也采 用了和 ＯＲ８３ｂ 相同的拓扑构型［６］。首先，膜 插入的方向相同，其次 ＯＲ８３ｂ 和 ＯＲｓ 的环 形结构有直接的物理接触，并推测这个接 触对于两者是拓扑学等价的。
２ 传统ＯＲ以及其相关研究
同样的方法被用来鉴别传播疟疾的媒介 ——冈比亚按蚊 Ａｎｐｈｅｌｅｓ ｇａｍｂｉａｅ［７］的一套气 味受体。到目前为止，它是唯一的一种整套基 因组可被广泛利用的唯一昆虫。但是，另外的 气味受体序列已在其它昆虫中被识别出，包括
图 １ Ｏｒ８３ｂ 蛋白的预测拓扑结构图（仿 Ｃａｒｏｌｉｎａ Ｌｕｎｄｉｎ，２００７）。
传染黄热病的埃及伊蚊 Ａｅｄｅｓ ａｅｇｙｐｔｉ［８］， 烟草蚜虫Ｈｅｌｉｏｔｈｉｓ ｖｉｒｅｓｃｅｎｓ［９］，家蚕Ｂｏｍｂｙｘ ｍｏｒｉ［１０～１１］。另外，未发表的数据已显示从蜜 蜂 Ａｐｉｓ ｍｅｌｌｉｆｅｒａ 的基因组中鉴定出了 １６６ 个 气味受体和 ６ 个气味受体的假遗传基因。 ２．１ ＯＲ 的发现
一整套大规模的研究从根本上影响了 我 们 现 在 对 昆 虫 气 味 辨 别 的 观 点 ，“ 空 神 经 元”方法后来被用来检测黑腹果蝇 Ｄｒｏｓｏ－ ｐｈｉｌａ ｍｅｌａｎｏｇａｓｔｅｒ触角中的嗅觉反应模式。 以前报道，的果蝇触角中表达的 ３２ 个 ＤＯＲ 中，除一种气味受体外，其它所有的都在这 次研究中得到表达。其中的 ２４ 种有功能， 它们中的 １３ 种在 ａｂ３Ａ 嗅觉神经元中表现 出对气味有反应，其反应模式与先前检测 到的果蝇嗅觉神经中的气味反应极其类 似。而且，这 ２４ 种具有功能的 ＤＯＲ 的反应 方式都不尽相同。 ２ ． ２ 气味信号的传递
１ ＯＲｓ 和ＯＲ８３ｂ的拓扑结构研究
为了研究 ＯＲ８３ｂ 拓扑构图（图 １），在 ２００６ 年，Ｒｉｃｈａｒｄ Ｂｅｎｔｏｎ 等人利用β －ｇａｌ 融 合以及 ＹＦＰ ＰＣＡ 技术推测了 ＴＭ１ 以及 Ｎ 末端末序列位置。一年之后 Ｃａｒｏｌｉｎａ Ｌｕｎｄｉｎ 巧妙利用人工插入糖基化位点和寡 糖转移酶的特性，只转移聚糖类物质到暴 露在内腔外的蛋白部分，以及加入果蝇粗 糙微粒体的阴阳性对比成功绘制了一份 ＯＲ８３ｂ 拓扑模型图。比如利用 ＥＣ２ 环中一 个潜在的糖基化受体位点（Ｎ１６９ＳＳ）［３］。他 们在将 ＯＲ８３ｂ 克隆到 ｐＧＥＭ１ 载体然后体 外转录表达，并分组加入果蝇粗糙微粒体 于对照组比对。Ｐｈｏｂｉｕｓ 预测了这样一个 ７ 次跨膜单环：５０－６８，８０－９８，１３７－１５８，１９４－ ２１３，３５０－３７１，３９１－４１３，４６２－４８３．推定的 内源和改构糖基化位点图上指明；位点在
在 Ｏｒ２２ａ／ｂ 神经元内运用 ＴＡＲＧＥＴ （ｔｅｍｐｏｒａｌ ａｎｄ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）系统进行 ＯＲ８３ｂ 的拯救实验以确 定 ＯＲ 的定位何时需要 ＯＲ８３ｂ。这个技术 将温度敏感型的 Ｇａｌ８０（Ｇａｌ８０ｔｓ）瞬时调节基 因和细胞特异性地诱导 ＵＡＳ－Ｏｒ８３ｂ 组合 在一起。具体就是，在 １８℃，ＧＡＬ８０ 通过抑 制 ＧＡＬ４ 诱导表达 ＯＲ８３ｂ，而在抑制温度 ２９ 摄氏度时，ＧＡＬ８０ 停止活动，使 ＯＲ８３ｂ 在 ＯＲ２２ａ／ｂ 神经元内表达。通过在不同温 度的实验，结果表明 ＯＲ８３ｂ 的晚期表达足 以促使 ＯＲ２２ａ／ｂ 的定位，并排除了 ＯＲ８３ｂ 对纤毛形态发生或者 ＯＲ 运输等发展方面 的作用。还指出了 ＯＲ８３ｂ 对维持 ＯＲ 定位 以及稳定的必要性。
传统 ＯＲｓ，比如 ＯＲ２２ａ／ｂ 主要集中在
科技资讯 ２００８ ＮＯ．３１
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
外树突状部分并和 ＯＲ８３ｂ 共定位。在细胞 体核周边缘有大量 ＯＲ８３ｂ，这里也是 ＯＲ２２ａ／ｂ 聚集的地方。在缺少 ＯＲ８３ｂ 的情 况下，ＯＲ２２ａ／ｂ 高度不稳定，在神经元细胞 体内仅发现很低的水平。尽管 ＯＲ８３ｂ 缺失 突变体会影响 ＯＲ 的定位，但用膜 ｍａｒｋｅｒ ｍＣＤ８：ＧＦＰ 检测，未见到 ＯＳＮ 形态以及膜 结构的改变。
插入果蝇粗糙微粒体后改变的为黑色，没 改变糖基化位点的表明为灰色。
他们还推断出 ＥＣ２ 是定位在微粒体的 内 腔 面 ，另 外 还 揭 示 了 Ｎ ３３ＦＴ（Ｎ３３）和 Ｎ１８８ＡＳ（Ｎ１８８）两个糖基化位点没有被利用 上。据分析，可能有两个原因，一个可能是 这两个位点定位在细胞质的一侧，另一个 可能是它们距离跨膜区域太近。
科技资讯 ２００８ ＮＯ．３１ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 昆虫嗅觉受体最新研究进展
高 新 技 术
杨海凌 陈晶 齐义鹏 （ 武汉大学病毒学国家重点病毒实验室武汉大学生命科学学院 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２ ）
摘 要：昆虫可作为疾病的传播者，既为农作物的帮手，也被称为害虫，在全球的公共健康方面扮演重要角色。嗅觉是行为感觉的一种重
ＯＲｓ 通过保守的 Ｃ 段末端区域和 ＯＲ８３ｂ 联合［４］，通过设计了一个杂合体受体 ［ＯＲ８３ｂ（１－１７０）：ＯＲ４３ａ（１５９－３７６）］，以对不 同状态下的定位确定了 ＯＲ４３ａ 完全可以由 ＯＲ８３ｂ 介导被运输到嗅觉纤毛。然后通过 酵母双杂交实验观察到 ＯＲ４３ａ 的 ＩＣ３ 和 ＯＲ８３ｂ 的 ＩＣ３ 有重组。尽管这样的实验没 有考虑到 ＯＲＴＭ 的结构信息，但他们的结 果的确可以成功的应用于许多膜蛋白的联 合探究［５］。
要信号输入来源，因此，深入理解嗅觉系统的分子基础是很有价值的。而昆虫的嗅觉受体的讨论和其它的有效作用靶标的讨论，为发展高
选择性的昆虫驱避剂，破坏由嗅觉介导的昆虫疾病传播途径提供了技术平台。１９９９ 年在果蝇中首先确定的气味受体（ＤＯＲ），为之后的快
速发展铺平了道路。揭示了嗅觉信号转导和处理是如何发生等问题。这篇综述主要概括了同源性较低的传统气味受体（ＯＲ），该类受体同
源性较低； 和在不同昆虫间较为保守的家族受体的最新研究进展， 并探讨了在一些领域指出在不久将来在一些领域很可能实现的进展。
关键词：昆虫 气味受体 Ｇ 蛋白偶联受体 ＯＲ８３ｂ
中图分类号： Ｑ ９ ６
文献标识码： Ａ
文章编号：１６７２－３７９１（２００８）１１（ａ）－００１２－０３
从无脊椎动物到我们人类，很多气味 信号都是由挥发性配体结合到属于 Ｇ 蛋白 偶联受体（ＧＰＣＲ）家族的气味受体上［１］。它 们偶联异三聚体 Ｇ 蛋白，其中大部分诱导 蝇类产生 ｃＡＭＰ，然后，这个第二信使激活 循环 － 核苷酸 － 门控离子通道，以去极化 嗅觉受体神经元，这样就提供了一个信号， 以便更多的下游神经元进行信号传导。但 最新的研究结果正冲击着这一传统不变的 观点。功能性的昆虫气味受体是由一个异 多聚体构成，虽然不知道其化学计量，但至 少它包含一个多变的气味结合受体 ＯＲ 和 一个保守的 Ｏｒ８３ｂ 家族亚单位［２］。