昆明动物所揭示OTOP1通道参与脊椎动物碱感知和响应

　　环境感知与合适响应是物种生存适应的根本。中国科学院昆明动物研究所赖仞带领的研究团队以生物毒素分子为工具探索动物环境适应生理机制方面取得了一系列进展，比如研究了冷热温度感知和响应机制(Nat Commun 2015; 2019; PNAS 2018，2020, 2022a, b, Sci Adv 2017, 2020; PLoS Biol 2018; Curr Biol 2022)。OTOP1是一类在脊椎动物中高度保守的膜蛋白。近期，美国南加州大学教授Emily Liman团队发现OTOP1是一个全新的质子通道。OTOP1在前庭细胞、味觉细胞、棕色脂肪组织、心脏、子宫、背根神经节、肾上腺中表达。之前的研究认为OTOP1 调控脊椎动物内耳耳石的形成，其基因敲除或者突变会导致耳石的发育不全或者发育的畸形，影响动物正常的环境感知和平衡控制。随着研究的深入，发现OTOP1 还参与减轻肥胖诱导的脂肪组织炎症，并在维持肥胖代谢稳态中发挥适应性作用。此外，OTOP1通道能被酸激活，是酸味感知的一个重要组成部分。 

　　赖仞团队最近发现OTOP1通道能被碱激活，可以响应胞外酸、碱刺激。机制解析发现OTOP1的S5-S6和S11-S12连接处K221和R554的两个氨基酸突变显著降低了碱对通道的亲和力而不影响酸对通道的激活。此外，碱激活的OTOP1通道对H⁺的选择性明显高于酸激活。上述结果表明OTOP1通道的酸和碱激活可能是独立的门控过程。对其碱激活生理功能挖掘发现，在生理条件下，味觉受体细胞(TRCs)响应细胞外碱性刺激产生内向电流，具有诱发动作电位的潜能，表明TRCs可能感受环境碱性刺激。OTOP1通道的碱激活和所需的关键残基在6个代表性的脊椎动物中是保守的，这提示OTOP1通道在脊椎动物中可能参与了碱感知与响应。 

　　该研究成果以Vertebrate OTOP1 is also an alkali-activated channel为题，于近日发表在Nature Communications 上。中国科学院大学硕士研究生田利凤、昆明动物所助理研究员张浩、东北林业大学教授杨仕隆为该文共同第一作者，昆明动物所赖仞、副研究员罗雷为该文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委、中国科学院以及云南省科技厅等项目的资助。 

  文章连接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35754-9。

 OTOP1参与碱感知和响应示意图