日常生活中充滿了各種氣味，令人愉悅的花香、讓人作嘔的腐爛氣味兒... ...人們利用鼻子中的氣味受體蛋白接收這些信息。

盡管每天都在使用嗅覺，但人們對于上述受體是如何檢測分子并將其轉化為氣味的知之甚少。

3月15日，一項發表于《自然》的研究首次繪制了人類氣味受體的精確3D結構圖，在理解嗅覺之一最神秘的感官方面邁出了一步。

研究人員描述了名為OR51E2的嗅覺受體，并展示了它如何通過啟動受體的特定分子相互作用來“識別”奶酪氣味的。

“這是我們第一次觀察到氣味分子與氣味受體相互作用?！毖芯空撐暮现?、美國加利福尼亞大學舊金山分校藥物化學家Aashish Manglik說。

人類基因組包含編碼400個嗅覺受體的基因，這些受體可以檢測出多種氣味。人們一直在對神秘的氣味受體進行研究。1991年，分子生物學家Richard Axel和生物學家Linda Buck首次在大鼠身上發現了哺乳動物氣味受體基因。到20世紀20年代，研究人員估計人類的鼻子可以分辨出約1萬種氣味，但2014年的一項研究發現人類的嗅覺靈敏度遠超于此——人類可以分辨出超1萬億種氣味。

然而，嗅覺受體與氣味分子并非是一對一的關系，嗅覺受體很“專一”，它們只能與一種稱為氣味分子子集相互作用，而一種氣味分子卻可以激活多個受體。

除此之外，人們并不了解嗅覺受體如何識別特定氣味并在大腦中編碼不同氣味的。開展相關研究的一大難點是，在實驗室中培養哺乳動物嗅覺受體蛋白十分困難，它們大多只喜歡待在嗅覺神經元中，因此不能通過常用的細胞系穩定培養。

為此，Manglik和同事專注于研究OR51E2受體。該受體的功能不只氣味識別，因此，它除了存在于嗅覺神經元外，腸道、腎臟和前列腺組織也有它的身影。

OR51E2與乙酸鹽何丙酸鹽這兩種氣味分子相互作用，前者聞起來像醋，后者有干酪味。于是，研究人員純化了受體，并使用冷凍電鏡技術分析了與丙酸鹽結合前后的OR51E2的結構。他們還使用計算機在原子尺度上模擬了蛋白質如何與氣味分子相互作用。

他們發現丙酸鹽通過特定的離子和氫鍵與OR51E2結合，丙酸鹽的羧酸錨定在受體的結合袋中的精氨酸上。這種結合改變了OR51E2的形狀，開啟了受體。

研究人員指出，這種分子相互作用至關重要，比如影響精氨酸的突變就能阻止OR51E2被丙酸鹽激活。

對于上述發現，研究人員并不滿足，因為OR51E2受體是I類嗅覺受體，只有約10%的人類嗅覺受體基因編碼這種類型的受體蛋白，其他基因編碼的是II類嗅覺受體，它們通常能識別更廣泛的氣味。因此II類與I類的分子相互作用機制可能非常不同，需要更多的人類氣味受體的結構、分子結合案例幫助探明上述差異。