灵长类甜味受体的功能及进化研究

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甜味,作为重要的味觉之一,帮助动物寻找到富含高碳水化合物的食物,以保证能量的摄入,同时还能增强摄食的欲望,是人类以及大多数物种喜爱的味觉。甜味受体基因发现以前,行为学以及电生理的实验已经揭示了物种水平以及物种内的甜味感受存在差异。部分对人而言是甜的物质,在一些物种中没有选择偏好,尤其离人类亲缘关系越远的物种倾向于无法感知人工甜味剂。2001年,甜味受体的本质被揭开:是由两个G蛋白偶联受体Tas1R2和Tas1R3构成的异源二聚体。甜味受体基因的发现掀起了甜味受体与配体作用机制的研究高潮,但我们对物种间甜味感知差异的机制却依旧没有系统的认识,为了更进一步了解哺乳动物甜味受体的功能和进化,我们选择了具有不同甜味感知能力,并且系统发育关系明确的7个灵长类物种为研究对象,进行细胞层面的功能实验以及序列上的进化分析。  通过功能实验,发现所选的灵长类中只有人类对所有的甜味剂(包括人工甜味剂和天然甜味剂)都敏感,并且敏感度和反应强度都显著的高于其他物种。但根据我们现有的了解,人类与黑猩猩的物种发育关系最接近,且它们的甜味受体亚基只有10个以内的氨基酸位点差异,所以我们从黑猩猩入手,首先研究人类比黑猩猩对甜味更敏感的原因。通过嵌合体的功能实验结果发现:人类的Tas1R2亚基和Tas1R3亚基的都具有较黑猩猩更强的功能,且甜味受体的功能还深受亚基相互作用的影响。用人类的甜味受体亚基与其他物种的甜味受体亚基进行嵌合,也发现了类似的现象:人类的甜味受体亚基能不同程度的弥补其他物种对应亚基的功能,且亚基间的相互作用对受体的功能影响较大。而当我们对灵长类甜味受体基因序列进行进化分析时,发现种群间和群体内,人类都未检测出受到正选择。本研究首次系统的对灵长类物种的甜味受体进行功能实验和进化分析的研究,一定程度上揭示了灵长类甜味受体功能的演化历程,以及甜味受体亚基互作对甜味受体功能的影响。这将为哺乳动物甜味受体的功能和进化研究提供新的视野。
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