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赖仞课题组牵头揭示树鼩耐受辛辣食物的分子机制
2018-07-13 来源:天然药物功能蛋白质组学学科组 作者:杨仕隆、赖仞
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  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。通过全基因组扫描和全细胞膜片钳技术,我们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,我们进一步确认,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,我们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,而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。我们的实验结果显示,树鼩TRPV1Cap2的敏感性仅有小鼠的千分之一,而将树鼩TRPV1 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。我们综合行为学、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。 

  这一研究成果已于712日在线发表于《PLoS Biology》,昆明动物所赖仞研究员、杨仕隆博士、王国栋研究员、浙江大学杨帆教授为共同通讯作者;昆明动物所博士研究生韩亚兰、尹婷婷以及李博文博士为共同第一作者;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。 

  全文链接: 

  http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2004921 

图片说明: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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