温度感应和触觉受体研究进展——2021年度诺贝尔生理学或医学奖解读

人体通过触觉、听觉、视觉、味觉和嗅觉这五种基本的感觉过程来感受外界的物理和化学信号并做出响应.此外,环境中的高温(热)或低温(冷)刺激也能够被人体细胞中的受体所感知.温度感应过程以及触觉中的机械力刺激和响应与疼痛的产生有关,该方面的研究不仅有助于了解疼痛的本质,而且有望为疼痛的治疗提供新的靶点和启示.2021年度诺贝尔...     

破解人类感知之谜

人们初次见面,有时会以握手来表达自己的友好.握住对方的手,我们会感受到对方的体温,同时也能体验到肌肤的触感.人为什么能感受到温度和触碰?美国科学家大卫·朱利叶斯和阿登·帕塔普蒂安的研究成果为人们解答了这个问题,他们因发现了与温度和触觉相关的受体而获得2021年诺贝尔生理学或医学奖.     

To11样受体家族的研究为何升温

Toll样受体家族是新近发现的跨膜信号受体家族，它在进化上高度保守．它不仅是天然免疫的重要受体，同时也为建立获得免疫提供了条件．Toll样受体的发现和功能研究将使人们对宿主-病原体相互作用的认识提高到一个崭新的水平。为了解与感染有关的免疫现象，如炎症、自身免疫病、天然免疫与获得免疫的关系等，提供了深入思考的素材．     

孤儿受体TR3蛋白及其mRNA在大鼠睾丸中的定位和表达研究

孤儿受体(Orphan receptor)是一类目前还未发现其配体的核受体,它与类固醇激素受体、甲状腺激素受体及维生素D3受体同属一个家族。目前发现的孤儿受体成员众多,其中TR3(NGFIB,Nur 77)是一种独特的孤儿受体,它是早期即刻表达基因(immediate-early gene)的产物,其表达可被血清生长因子等多种刺激所诱导。TR3的生理功能目前还不完全清楚,已知TR3参与丘脑下部-垂体-肾上腺轴激素调节和神经调节,在T细胞活化所诱导的细胞程序化死亡(apoptosis)中起关键作用,并调控类固醇21-羟化酶基因的表达。目前国际上对TR3的研究主要集中在基因结构和调控机理方面,而对其在睾丸内受体蛋白和其mRNA的定位和表达的研究则未见报道。我们用免疫组织化学和原位杂交的方法观察了孤儿受体TR3蛋白及其mRNA在大鼠睾丸中的定位和表达。结果表明,在大鼠睾丸中孤儿受体TR3蛋白特异定位于生精细胞,其mRNA在生精细胞特异表达,说明TR3在精子发生过程中可能起着重要作用。     

促甲状腺激素释放激素受体基因在小鼠睾丸中的表达

促甲状腺激素释放激素(Thyrotropin-releasing hormone,TRH)为Shally等人于1969年从羊和猪的下丘脑中提取并分离纯化的3肽。TRH与垂体前叶促甲状腺激素细胞特异性受体结合刺激促甲状腺激素(TSH)的合成和分泌。应用免疫组织化学,TRH定位于睾丸内间质细胞中,且TRH基因也已在人、大鼠和小鼠的睾丸中表达。然而,TRH是否通过特异性受体作用于睾丸仍不清楚。目前,编码TRH受体(TRH Receptor,TRH-R)的cDNA克隆已从小鼠垂体促甲状腺激素肿瘤细胞中分离出来,其氨基酸序列显示TRH-R是由7个跨膜区的单一肽链构成,属G蛋白偶联型受体超家族。大鼠和小鼠的TRH-R的核苷酸和氨基酸序列具有高度同源性。TRH可能通过G蛋白偶联受体起到内分泌和神经药理作用。Satoh等人通过Northern印迹杂交和反转录-PCR发现小鼠、大鼠和人的睾丸组织中特异性表达了TRH-R基因,但无定位结果。本文应用原位杂交组织化学(ISHH)技术,首次观察了TRH-R mRNA在小鼠睾丸中的表达和定位,现报道如下:     

苯二氮受体在大鼠脑的分布

自70年代后期在大鼠脑发现了BZ受体(BZ-R),并发现BZs在中枢神经的作用强度与BZ-R的亲和力相关,有大量证据表明ZB-R和γ-氨基丁酸_A受体(GABA_A)、Cl~-通道构成超分子复合物,并证明这类药物和巴比妥类、致(或抗)惊厥药物均是通过此超分子复合物发挥它的毒性或药理作用的.这些结果对神经分子药理学中受体领域的研究起到积极推动作用.我国学者颜光美等(1990)首先合成了新的BZ-R亲和配基与该受体蛋白解吸附剂,成功地分离纯化出BZ-R蛋白,并证明它有5个不同分子量的亚基,使我国BZs分子药理学受     

β受体激活增强杏仁体基底外侧核锥体神经元NMDA受体电流

NMDA受体在杏仁体的长时程增强(LTP)和恐惧记忆形成中起重要作用. β受体的激活易化杏仁体LTP, 参与恐惧记忆的巩固. 在杏仁体脑片上, 我们应用膜片钳全细胞记录技术, 观察了β受体激动剂异丙肾上腺素(isoproterenol)对突触后NMDA受体电流的调控效应. 当灌流液中加入isoproterenol时, NMDA诱导电流的幅度显著增加, 这种增强效应可被β受体拮抗剂心得安(propranolol)阻断; 当电极内液中加入蛋白激酶A(PKA)抑制剂Rp-cAMPs时, isoproterenol对NMDA诱导电流的增强效应不再出现. 以上结果提示, β受体激活正向调控NMDA受体的活动, 这种效应是由PKA介导的.     

植物保卫细胞中毒蕈碱型乙酰胆碱受体的定位

动物神经传导中的递质乙酰胆碱（ACh)在植物的许多生理过程中起重要作用，但关于植物中乙酰胆碱受体的研究较少。用绿色荧光物质BODIPY FL标记的高亲和性配体ABT对气孔保卫细胞的毒蕈碱型乙酰胆碱受体（mAChR)进行定位研究。发现该受体存在于蚕豆和豌豆的保卫细胞质膜上，蚕豆保卫细胞内部显示出特异的荧光标记，推测该受体可能存在于保卫细胞叶绿体膜上，mAChR在保卫细胞上的定位为ACh调控气孔运动提供了新的可能的信号转导途径。     

趋化因子受体的结构与信号转导机制

趋化因子（chemokine）及趋化因子受体（chemokine receptor）在介导细胞迁移、增殖和抵御病原体入侵过程中发挥重要作用，并且与免疫环境中炎症和癌症的发生发展密切相关。人体中有20多种趋化因子受体和近50种趋化因子。一种趋化因子可以结合多种受体，反之亦然，它们相互作用构成了复杂的趋化因子调控网络。对趋化因子及其受体的三维结构的解析，对于我们更深入理解趋化因子受体家族的激活机制与药理功能具有非常重要的意义。文章总结了已解析的与内 源性趋化因子配体或其类似物结合的趋化因子受体结构，分析了趋化因子激活相应趋化因子受体的分子机制，以及对于抗 癌药物开发设计的重要性。     

人HGLP cDNA的克隆和原核表达

克隆了人HGLP cDNA，编码蛋白具有G蛋白偶联受体类似的7个跨膜区，具有视紫红质样G蛋白偶联受体超家族的基序（motif).Northern杂交分析发现HGLP广泛表达。将HGLP的N，C端非跨膜区片段克隆到pET30a^ 表达载体中，在E.coli中获得了高效表达。     

G蛋白偶联受体的共同激活机制

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)构成人体中最庞大的膜蛋白家族，也是最重要的一类药物靶 标。随着GPCR结构解析技术的突破，目前已破解八十余个受体的400多个结构，揭示出GPCR复杂多样的配体结合模式和 跨膜信号转导机制。近年来，残基相互作用计算已实现对GPCR构象变化的精细描述，揭示出A家族GPCR存在共同的激活 机制。文章简要回顾GPCR激活机制研究的方法和创新点，并对A家族GPCR共同激活机制如何推动功能研究和药物研发进行展望。     

发展亲和质谱技术加速G蛋白偶联受体的配体筛选和药物发现

基于靶蛋白 配体亲合作用检测的亲和质谱技术与常规高通量筛选技术相辅相成，已发展成为药物先导化合物早期发 现流程中的关键技术之一。G蛋白偶联受体（GPCR）家族由于其特殊的生化性质，对基于亲合作用的配体筛选和配体表征 提出了巨大的技术挑战。文章主要介绍亲和质谱技术用于GPCR配体筛选的基本原理及其特点，并总结该技术用于大规模化 合物库及天然草本粗提物筛选的前沿进展。     

G蛋白偶联受体的结构生物学研究

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)在细胞信号传导过程中发挥关键作用,其三维结构的解析对于深入理解GPCR的结构与功能关系具有重要意义。2000年以前,GPCR的高分辨率结构解析一直是困扰科学家们的一个难题。近年来,GPCR的结构生物学研究实现了飞跃式的发展。本文简要综述了GPCR结构解析的方法与创新点,并以CCR5和P2Y1R两种受体的结构解析为例阐述GPCR结构对于功能研究和药物研发的重要性。     

苦味受体基因家族功能和演化研究的最新进展

苦味的识别作为一种防御机制, 能帮助动物避免摄入有毒物质, 它在动物的长期进化过程中起着至关重要的作用. 由于不同动物具有不同的生存环境和取食偏好, 使苦味识别能力在动物的长期进化中产生了分化. 苦味的识别源于苦味物质和苦味受体的结合, 所以对编码苦味受体基因的研究成为研究苦味识别的分子基础. 近年来, 随着体外功能实验体系的建立, 越来越多苦味受体的配体被发现. 另一方面, 随着许多脊椎动物基因组的测序完成, 人们对苦味受体基因家族的演化研究也取得了很大的进展. 对演化驱动力的研究, 能够使我们了解不同物种中苦味受体功能的变化趋势, 从而帮助我们发现更多的苦味配体. 本文主要介绍了苦味受体基因家族的功能及其在脊椎动物中演化的最新进展, 并对苦味受体基因家族今后的研究提出了展望.     

论塞尚及其艺术成就

就塞尚一生的艺术生活,论述了他自身接触自然,把眼睛所观察到的自然进行严格的推敲与表现,追求画面的"永恒感",并阐述他的作品充满了感情与结构,以说明他的艺术成就。     

极端微生物——生物活性物质的新源泉

曾经被认为是“不毛之地”的极端环境,实际上却孕育着大量鲜活的微生物,它们被称为“极端微生物”。极端微生物的发现,对于研究生命起源、系统进化等方面具有重要的启示作用;对于极端微生物的生存机制研究和代谢产物的应用研究,已经使某些新的生物技术手段成为可能,改变了整个生物技术领域的面貌。     

“传神之笔”在新闻作品中的应用

新闻人为了让自己采访到的各种纷繁复杂的现象,形形色色的人物和作品具有更好的展现力,在写作上须讲究一定技巧。文中详细叙述了“传神之笔”在新闻作品中的应用。     

大豆结瘤和固氮的现代遗传学与生物技术学

大豆(Glycine max)是一种重要的供给粮食和动物饲料的主要农作物。作为豆科植物的一员,大豆与一种被称之为根瘤菌的土壤细菌形成了复杂的共生关系,结果导致新的根器官--根瘤的形成。在这个吸引人的新器官中,被植物所囚禁的根瘤菌能把空气中的氮气转换为可利用的氮肥。在巴西,有助于增加种子收成的细菌菌株借助微生物学手段已经被分离出来。目前,现代遗传学、生物技术学、生理学、生物化学和基因组学使得分离根瘤形成过程中的关键基因成为现实。 综合这些研究发现了诱导,并随后控制细胞分裂的一种新的分子机制。笔者所在的研究小组已经在大豆中克隆到了根瘤菌结瘤因子信号的关键受体,以及一些在复杂的根-茎-根信号传递途径中的分子组分,这些组分涉及到肽类激素,受体激酶和小的信号代谢产物。上述发现表明提高大豆产量和抗逆性的大豆改良进入一个新的阶段。