论文摘要
嗅觉对动物而言是一种重要的生理感觉,在动物寻找食物、躲避天敌、求偶及母婴行为等生命活动中发挥至关重要的作用。嗅觉受体被认为是嗅觉系统检测和辨别气味化合物的分子基础,痕量胺相关受体（TAARs）是嗅觉最大的亚系统——主要嗅上皮（MOE）中的第二大类嗅觉受体。TAARs是一类G蛋白偶联受体（GPCRs）,在脊椎动物中保守。TAARs在进化上与气味受体（ORs）关系较远,而与生物胺受体如多巴胺受体、肾上腺素受体等具有同源性。大多数哺乳动物的TAARs含有生物胺受体中高度保守的第三跨膜区天冬氨酸（D3.32）,能与氨基形成盐桥从而识别胺类。一些硬骨鱼的TAARs失去了D3.32,但保留了第五跨膜区的天冬氨酸（D5.42）识别胺类。目前已鉴定了包括人类、小鼠、大鼠和斑马鱼等物种的部分TAARs的配体,如异戊胺、三甲胺和苯乙胺等,其中一些配体存在于动物天然的产物如尿液中,并且能够引起动物本能的行为。因此,TAARs作为一类嗅觉受体,在动物的社会交流中发挥重要作用。然而,大部分TAARs为“孤儿”受体,其配体仍然未知,TAARs与其配体结合的分子机制也很少研究。TAARs的进化过程也可能反应了动物在社会交往中的化学交流的变化。之前的研究表明,所有TAARs可被分为3类分支,包括I、II和III类,然而,目前各分支TAARs的进化起源仍不明确。此外,七鳃鳗中存在一类TAAR类似基因,因其缺乏TAAR保守的基序被称为TAAR like（TARLs）,这些七鳃鳗TARLs的功能仍不清楚。因此,在本研究中,我们对不同物种的TAARs进行“脱孤”,鉴定其识别胺类分子的结构基础,并对TAARs及TARLs的进化起源进行深入探讨。我们对包括硬骨鱼、爬行类和哺乳类在内的11个物种的125个TAARs进行了配体筛选,完成了21个TAARs的脱孤,并通过多序列比对和点突变分析发现第五跨膜区5.39位上的氨基酸在TAAR4识别苯乙胺和TAAR5识别三甲胺中发挥重要作用。此外,通过对228个种属的2737个TAARs、TARLs及生物胺受体进行系统发育树分析,我们发现TAARs可以分为Clade Ia、Clade Ib、Clade II和Clade III四个分支。鲨鱼TAARS1是与Clade Ia共同祖先最接近的TAAR受体,腔棘鱼TAARC1是与Clade Ib共同祖先最接近的受体,TAARC2是最接近Clade II共同祖先的TAAR受体,在Clade III的TAAR中,TAAR13受体家族是最接近其共同祖先的TAAR受体。此外,我们发现TARLs与4型5-羟色胺受体（5-Htr4）形成单独的分支,对TARLs功能分析表明,七鳃鳗TARLs同其他物种嗅觉TAARs一样,识别挥发性小分子胺类,硬骨鱼TARLs具有类似TAAR1的配体图谱,表明TARLs也是检测胺类的化学感受器。综上所述,我们的研究鉴定了多个物种的孤儿TAARs配体并分析了其结合配体的分子机制,鉴定了各个分支TAARs的进化起源。此外,我们发现TAAR类似基因TARLs,在进化上不同于TAARs,但也具有化学感受器的功能。我们的研究丰富了对TAAR嗅觉子系统的见解。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 郭玲娜
导师: 柴人杰,李乾
关键词: 痕量胺相关受体,配体,分子机制,进化起源
来源: 东南大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学
单位: 东南大学
分类号: Q434
DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.003985
总页数: 123
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