嗅觉受体基因和蛋白的研究进展

彭 鹤，赵鲁杭 综述

(浙江大学医学院生物化学与分子生物学实验室，浙江杭州310058)

嗅觉在动物的生命活动中起着重要作用，是生物体感受外界环境的一种生理感觉。生物嗅觉系统可以识别环境中成千上万种不同的气味分子，以获得对外界环境的直观感觉联系。许多动物依赖嗅觉来完成交配、取食、避开天敌、识别有毒物质以及群体交流等。

1991年Buck和Axel首次在小鼠体内克隆了嗅觉受体(olfactory receptors，ORs)基因并发现了嗅觉受体基因超家族，证明了啮齿类动物大约有1 000种不同类型的嗅觉受体基因。随后，他们又对嗅觉信号在脑内的传递、修饰和加工进行了深入研究，阐明了嗅觉受体属于7次跨膜的G-蛋白偶联受体家族，在气味识别过程中起着重要的作用。嗅觉感知起始于嗅觉受体蛋白与气味分子的结合，配体受体结合物活化细胞内的G-蛋白，活化的G-蛋白激活腺苷酸环化酶，使细胞内大量的ATP转化成cAMP。cAMP是细胞内第二信使，可使细胞膜上的核苷酸门控离子通道打开，引起细胞外钙离子等阳离子内流，细胞产生动作电位。由此，将气味分子的化学信号转化成电信号，通过轴突传到更高级的脑部结构，实现嗅觉的感知。这些研究让人们对嗅觉的认识产生了飞跃，Buck和Axel也因此获得了2004年诺贝尔生理学或医学奖。

1 OR基因研究

1.1 OR基因和假基因化 OR是由嗅觉细胞表达的一种蛋白质，能够与气味分子结合。而OR基因属于数量庞大的多基因超家族，在哺乳动物中仅次于免疫系统编码基因。……