中國科學家研究揭示哺乳動物高溫保護機制

5 月 14 日，中國科學院昆明動物研究所研究員賴仞、楊仕隆團隊聯合浙江大學教授楊帆團隊及加州大學戴維斯分校教授鄭劼團隊在《自然—通訊》發表論文，揭示了 TRPV1 通道的熱失活分子機制及其在哺乳動物進化中的重要生物學意義，表明 TRPV1 熱失活對高等哺乳動物而言是一個至關重要的高溫保護機制。

TRPV1 是哺乳動物重要的溫度感知元件，可以被 40℃以上的高溫激活，但 TRPV1 高溫激活後會迅速發生高溫介導的失活。TRPV1 熱激活和熱失活兩個變構過程緊密偶聯，因此難以對 TRPV1 熱失活的分子機制進行有效研究，進而無從得知 TRPV1 在哺乳動物生命活動中的功能。

研究人員表示，揭示哺乳動物 TRPV1 熱失活的分子機制，關鍵是需要獲得一種僅發生熱激活而不發生熱失活的 TRPV1，這樣才能以此作為模板，開展相關分子水平和動物水平的研究。

基於物種進化分析和功能研究，研究人員獲得了僅發生熱激活而不發生熱失活的鴨嘴獸 TRPV1。藉助通道的嵌合體構建、非天然氨基酸標記、熒光共振能量轉移和變構構象模擬等技術，他們發現 TRPV1 發生熱失活依賴於胞內 N - 端和 C - 端的相互作用，進而帶動孔區變構並關閉。而鴨嘴獸的 TRPV1 不具有熱失活的特性，因此不具有這一變構過程。

為探索 TRPV1 熱失活的生物學意義，研究人員構建了鴨嘴獸 trpv1（p-trpv1）轉基因敲入小鼠。結果發現，野生型小鼠比 p-trpv1 小鼠更加耐受長時程熱刺激，p-trpv1 小鼠會通過持續的行走來規避熱板的刺激。不僅如此，長時程的熱板刺激會灼傷 p-trpv1 小鼠足底，但對野生型小鼠並無顯著影響。

由此可見，TRPV1 熱失活是高等哺乳動物應對高溫環境的一種保護機制。而鴨嘴獸作為最原始的哺乳動物之一，其 TRPV1 尚未進化出高溫介導的 「激活—失活」 平衡機制。因此，鴨嘴獸對 25℃以上的環境極其敏感，難以適應其分布地區較高的陸地生存環境。

相關論文信息：DOI: 10.1038/s41467-019-09965-6

（來源：科學網）

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