6月14日，深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所(嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)廣東省實驗室深圳分中心)華中農(nóng)業(yè)大學與中國農(nóng)業(yè)科學院合作、在國際學術期刊《科學》中，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所等單位（Science）這本雜志在網(wǎng)上發(fā)表了題為“Structural basis for odorant recognition of the insect odorant receptor OR-Orco heterocomplex"研究論文。

這項研究分析了扁豆蚜Acyrthosiphon Pisum報警信息素受體ApOR5-Orco異源四聚體冷凍電鏡結構，暴露了氣味受體離子通道門控機制，這是由氣味受體誘導的，進而為新型蟲類綠色行為調(diào)節(jié)劑的研發(fā)奠定了結構基礎。

昆蟲嗅覺行為調(diào)節(jié)劑的應用是世界公認的綠色防控技術。它具有生物敏感性高、選擇性強、環(huán)境友好等優(yōu)點，可以實現(xiàn)害蟲的長期控制。開發(fā)行為調(diào)控劑已經(jīng)成為當前研究的一個重要方向，其目標是嗅覺目標。但是，利用傳統(tǒng)的化學生物學方法來選擇化合物，其通量不高，成分活性低，結構不穩(wěn)定等問題十分突出。在這些卡點中，分子目標的結構前提是限制新型蟲類行為調(diào)控劑的研制。

作為最大的昆蟲群體，新翅類昆蟲的嗅覺系統(tǒng)核心由獨特的OR-Orco異聚體組成，表現(xiàn)出對配體化學信息物質的高度敏感和特異性，是昆蟲嗅覺行為調(diào)節(jié)劑的理想分子目標。但是，長期以來，OR-Orco異聚體的結構基礎仍然未知。研究小組的早期工作揭示了芽蟲通過味道受體ApOR5-Orco特異性識別報警信息素--β-法尼烯（EBF）精確分子機制。EBF對天敵昆蟲精確定位芽蟲的內(nèi)在機制進行了巧妙的調(diào)控，為了理解它們之間的相互作用提供了新的視角。

對扁豆蚜報警信息素受體ApOR5-Orco復合物的結構特征進行了深入探討，成功分析了ApOR5-Orco在配體結合和未結合狀態(tài)下的高分辨率冷凍電子顯微鏡結構。發(fā)現(xiàn)只有ApOR5亞基具有配體結合能力，而ApOrco亞基則不結合配體作為支撐結構。進一步觀察發(fā)現(xiàn)，當ApOR5亞基與配體結合時，其成孔螺旋S7b從孔中心向外移動，導致離子流入不對稱孔開口。ApOR5-Orco復合物的動態(tài)組裝和功能通過單分子瑩光試驗和細胞電生理試驗得到了更全面的了解，揭示了異源四聚體亞基化學計量的分子基礎。

圖1. ApOR5-Orco異源四聚體離子通道門控機制，味道分子介導。（A）ApOR5-Orco結合扁豆蚜報警信息素受體冷凍電鏡結構。（B）配體結合位點ApOR5。（C）ApOR5-Orco離子通道的配體組合不對稱孔開口模式圖。

這項研究不僅首次展示了獨立(封閉通道)和配體結合(開放通道)兩種狀態(tài)下昆蟲OR-Orco異源復合物的獨特結構，而且深入揭示了昆蟲味道識別通道門控的分子機制。這一突破性發(fā)現(xiàn)為基于目標結構的先導化合物選擇提供了寶貴的分子基礎，為高效、特定的綠色蟲行為調(diào)節(jié)劑的開發(fā)開辟了新的道路，也為芽蟲綠色防控技術的科學合理開發(fā)提供了強有力的理論支持和實踐指導，具有重要的科學意義和實際應用價值。

中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所(以下簡稱“基因組研究所”)與華中農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合培養(yǎng)博士后王意東、華中農(nóng)業(yè)大學博士生邱靚、中國農(nóng)業(yè)科學院植保研究所王冰研究員為共同第一作者，基因組研究員王桂榮和華中農(nóng)業(yè)大學殷平教授為共同通信作者。馬偉華教授、劉主教授、中國科學院武漢精密測量科學與技術創(chuàng)新研究院龔洲副研究員、中國農(nóng)業(yè)大學副教授張立偉、華中師范大學講師曹松也參與了研究。在這項工作中，華中農(nóng)業(yè)大學級蛋白質平臺和電鏡中心提供了支持。中國科技大學冷凍電鏡中心完成了冷凍電鏡數(shù)據(jù)采集，該中心高永翔博士為電鏡數(shù)據(jù)采集提供技術支持。

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https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn6881

文 | 王意東 邱靚

編輯 | 匡敏

校對 | 蔣朝常 徐行 晏華華

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原題：《科學》雜志發(fā)表華中農(nóng)業(yè)大學合作研究成果：揭示蟲味受體離子通道門控機制》

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