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IF 16.6 Nature Communications│了解气味结合和人类OR52家族激活的分子机制

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总述:

人类气味受体(ORs)在嗅觉信号传导中扮演着至关重要的角色。这些受体能够识别和响应环境中的各种气味分子,是人类嗅觉系统的基础。然而,对于这些受体的研究一直存在挑战,主要是因为它们在异源细胞中的低表面表达,这使得对它们的结构和工作机制的研究变得复杂。


最近,科学家们解析了与丙酸结合的OR51E2的结构,这一发现为理解气味分子是如何被ORs识别的提供了分子层面的视角。然而,由于缺乏无活性状态下的OR结构,人们对于气味分子结合后ORs的激活机制的理解仍然有限。

为了解决这一问题,研究人员团队决定研究OR52家族的一个代表性成员,共识OR52OR52cs)。通过使用低温电子显微镜技术,我们成功确定了OR52cs在无配体(载脂蛋白)状态和与辛酸结合状态下的结构。在载脂蛋白结构中,我们观察到在跨膜螺旋(TMs56之间有一个大的开口,这一发现为理解ORs的激活机制提供了重要线索。


通过比较OR52cs在载脂蛋白状态和活性状态下的结构,研究人员发现了一些关键的变化。特别是,TM6的胞外段和胞内段分别向内和向外运动。这些观察结果,结合我们进行的分子动力学模拟和信号分析,帮助我们揭示了气味结合和OR52家族激活的分子机制。


这一研究的成果不仅提升了对人类嗅觉系统的基本工作原理的理解,而且还可能对开发新的气味识别技术以及研究与嗅觉相关的疾病治疗方法有着重要的意义。通过深入理解ORs的结构和激活机制,能够更好地设计针对这些受体的药物,以治疗嗅觉功能障碍等相关疾病。此外,这项研究还可能有助于开发新的基于气味的诊断工具,这些工具在未来可能用于早期检测疾病或评估食物的新鲜度等。


引用文献Choi, Chulwon., Bae, Jungnam., Kim, Seonghan., Lee, Seho., Kang, Hyunook..Understanding the molecular mechanisms of odorant binding and activation of the human OR52 family. Nature communications, 2023, .

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43983-9


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