2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)頒給了大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）和阿德姆·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）。

　　朱利葉斯發(fā)現(xiàn)了一種辣椒素受體蛋白TRPV1，這種受體對(duì)溫度敏感，當(dāng)溫度達(dá)到令人疼痛的程度時(shí)，這種受體就會(huì)被激活。帕塔普蒂安則發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)機(jī)械敏感離子通道Piezo，當(dāng)收到壓力時(shí)，這種離子通道就會(huì)被激活。他們倆還各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了另一種受體——TRPM8，這一受體可以被寒冷激活。

　　這些看起來(lái)很難？實(shí)際上，他們發(fā)現(xiàn)的這些蛋白質(zhì)，不僅已經(jīng)在化妝品里有應(yīng)用，甚至跟膀胱憋尿、切洋蔥流淚這些現(xiàn)象有關(guān)。

　　感受憋尿

　　PIEZO2蛋白是PIEZO蛋白家族中的一個(gè)，它負(fù)責(zé)感知觸摸、振動(dòng)、疼痛，以及給自己身體在空間中定位的“本體感覺(jué)”。

　　阿德姆·帕塔普蒂安發(fā)現(xiàn)，能感覺(jué)到“憋尿”，也和PIEZO2蛋白也有關(guān)。

　　對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，排尿不但令人愉悅，而且對(duì)健康也至關(guān)重要。

　　不幸的是，那些因?yàn)榛蛲蛔兌?font cms-style="font-L strong-Bold">沒(méi)法正常制造PIEZO2蛋白的人，大多有排尿問(wèn)題。他們感覺(jué)不到“膀胱充盈”，沒(méi)有尿意，每天小便次數(shù)比正常人少5~6次；有的人甚至一整天都沒(méi)有小便的沖動(dòng)，不得不按著自己的小腹來(lái)引發(fā)排尿。因?yàn)榕拍虿粔蚣皶r(shí)，他們也更容易尿褲子或尿床。

　　抗敏感化妝品

　　手碰到辣椒會(huì)覺(jué)得痛痛的，烤火時(shí)候覺(jué)得熱熱的，這是因?yàn)?font cms-style="font-L strong-Bold">皮膚中大量存在著TRPV1受體。一般人可以耐受生活中微小的刺激。但是有一類(lèi)人，在別人一切安好的時(shí)候，卻容易感受到皮膚灼燒、發(fā)痛，乃至發(fā)紅、癢。在皮膚醫(yī)學(xué)中，會(huì)把這類(lèi)人歸為“敏感性皮膚”。皮膚屏障受損，激活了他們的TRPV1，引起皮膚血管、神經(jīng)高的反應(yīng)性，促進(jìn)炎癥與免疫反應(yīng)，又導(dǎo)致了上述臨床癥狀。

　　如果讓他們的TRPV1“安靜”下來(lái)，問(wèn)題是不是就解決了呢？相關(guān)的思路已經(jīng)被證實(shí)有效。4-叔丁基環(huán)己醇，一種TRPV1受體拮抗劑，已經(jīng)被添加在了許多抗敏感化妝品中。

　　一張過(guò)敏的臉 | pixabay

　　另外，紅外線促進(jìn)皮膚衰老，也與TRPV1有關(guān)。紅外線通過(guò)熱誘導(dǎo)等使TRPV1活化，加速使鈣離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，促進(jìn)MMP-1（基質(zhì)金屬蛋白酶）的表達(dá)，會(huì)加速膠原蛋白降解和皮膚衰老。

　　對(duì)“冷”過(guò)敏

　　TRPM8這種能被寒冷激活的受體，則與薄荷醇和冷誘導(dǎo)的過(guò)敏反應(yīng)有關(guān)。這個(gè)受體是大衛(wèi)·朱利葉斯和阿德姆·帕塔普蒂安利各自用薄荷醇識(shí)別出來(lái)的，位于神經(jīng)末梢，可以檢測(cè)到低溫以及薄荷醇和其他因素引起的冷感。

　　把薄荷花露水涂滿全身，感受身臨北極丨pixabay

　　薄荷味的牙膏、清涼感的衛(wèi)生巾可能會(huì)帶來(lái)冰冰涼涼的清新體驗(yàn)，這種清涼感通常是由薄荷醇產(chǎn)生的。但是，對(duì)于一些人來(lái)說(shuō)，薄荷醇和冷感會(huì)引起蕁麻疹、哮喘和鼻炎。研究人員發(fā)現(xiàn)，TRPM8 介導(dǎo)了肥大細(xì)胞的薄荷醇和冷誘導(dǎo)的過(guò)敏反應(yīng)；也就是說(shuō)， TRPM8 拮抗劑有望用于治療這類(lèi)過(guò)敏。

　　切洋蔥流淚

　　來(lái)給下面的東西找共同點(diǎn)：刺激性煙霧、剛切好的洋蔥、芥末、大蒜、甲醛。

　　外行的答案是，它們都讓人淚眼婆娑；內(nèi)行的答案是，它們都通過(guò)激活黏膜神經(jīng)細(xì)胞中的單個(gè)感受器分子，來(lái)釋放眼淚以保護(hù)人體。

　　讓人潸然淚下的一張照片丨pixabay

　　感受器是感覺(jué)神經(jīng)的神經(jīng)末梢，能夠?qū)⑽锢憝h(huán)境中的刺激轉(zhuǎn)變?yōu)?font cms-style="font-L strong-Bold">神經(jīng)沖動(dòng)，大多數(shù)感受器只會(huì)與特定的分子結(jié)合，就像是一把鎖只能由特定性狀的鑰匙打開(kāi)一樣。

　　但大衛(wèi)·朱利葉斯與合作者程亦凡發(fā)現(xiàn)，TRPA1（TRP受體蛋白家族里的一個(gè)成員）則不同：它有一個(gè)精妙的結(jié)構(gòu)，能夠檢測(cè)任何可能對(duì)敏感組織造成損害的化學(xué)分子，其中就包括芥末和洋蔥中的刺激性分子，于是它也被命名“芥末受體”。

　　這些分子需要觸發(fā)一個(gè)復(fù)雜的兩步過(guò)程才能激活 TRPA1，這保證了傳感器的激烈反應(yīng)只有在真正的威脅下才會(huì)被激活 —— 這讓我們對(duì)多種化學(xué)刺激保持了合適的敏感度。（順便說(shuō)一句，這個(gè)研究是通過(guò)冷凍電鏡發(fā)現(xiàn)的，這個(gè)技術(shù)讓它的研究者在2017年獲得了諾獎(jiǎng)。）

　　數(shù)百份毒液

　　這種芥末受體，還會(huì)被蝎子的毒液激活。

　　大衛(wèi)·朱利葉斯的團(tuán)隊(duì)，從蝎子毒液中分離出一種毒素。這是一個(gè)很小的蛋白質(zhì)，可以直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，激活芥末受體。也就是說(shuō)，不管是動(dòng)物還是植物，它們都有相似的防御策略——辣椒產(chǎn)生辣椒素，蝎子產(chǎn)生毒液，但這些物質(zhì)最后都能激活芥末受體。毒液激活受體后，會(huì)引發(fā)急性疼痛，但不會(huì)引發(fā)炎癥。

　　朱利葉斯團(tuán)隊(duì)做了很多毒液研究。為此，他們實(shí)驗(yàn)室的-80℃冰箱里放了數(shù)百份毒液樣本，包括蜘蛛、蛇、蝎子，甚至偶爾還有鴨嘴獸。他們?cè)噲D用這些毒素，找到疼痛的作用方式。

　　雄性鴨嘴獸爪子上的一根尖刺可以分泌毒液丨 Justine E。 Hausheer

　　鳥(niǎo)不怕辣

　　這次諾獎(jiǎng)的研究，還能解釋辣椒怎樣“欽定”鳥(niǎo)類(lèi)作為獨(dú)家種子傳播者。成熟美麗的果子，能吸引動(dòng)物吃它們，搭便車(chē)傳播種子。可是辣椒那么辣、動(dòng)物不想吃它，它還怎么傳種呢？關(guān)鍵就在這些感受熱覺(jué)的受體上。

　　在哺乳動(dòng)物中，熱覺(jué)受體不但能被較高的溫度激活，也會(huì)對(duì)辣椒素產(chǎn)生反應(yīng)。但是鳥(niǎo)類(lèi)的熱覺(jué)受體功能少了點(diǎn)——它們也有類(lèi)似TRP家族的受體，這些受體無(wú)法被辣椒素激活。也就是說(shuō)，它們嘗不出辣。

　　辣嗎？沒(méi)有啊|站酷海洛

　　對(duì)辣椒來(lái)說(shuō)，被哺乳動(dòng)物吃掉種子，并不是什么好事。這群在演化出了一口好牙的家伙們，可以把種子統(tǒng)統(tǒng)嚼碎；鳥(niǎo)類(lèi)則恰恰相反，無(wú)法有效咀嚼，它們只好讓種子穿腸而過(guò)，而且又能飛，將種子帶到更遠(yuǎn)的地方。

　　于是，辣椒素讓種子更辣，就能阻止無(wú)法有效給辣椒傳種的哺乳動(dòng)物，而把種子留給鳥(niǎo)類(lèi)，讓它們跟著鳥(niǎo)類(lèi)遠(yuǎn)走高飛。

　　能給辣椒傳種的褐矢嘲鶇（Toxostoma rufum）。研究者發(fā)現(xiàn)，有的辣椒甚至出現(xiàn)了有不辣的變種，但它們的果實(shí)被嚙齒類(lèi)吃掉后，種子都被嚼碎而無(wú)法發(fā)芽；被褐矢嘲鶇吃掉時(shí)，種子發(fā)芽率則沒(méi)什么變化 | Peterwchen / Wikimedia Commons

　　至于兩腳獸——唉唉唉！兩腳獸怎么回事？！都這么辣了還要吃！不過(guò)話說(shuō)回來(lái)，人類(lèi)因?yàn)橄矚g吃辣，倒也用另一種方式讓辣椒分散到了世界各地。

　　彩蛋——以清華命名

　　PIEZO2受體的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，是以清華命名的。

　　PIEZO2的結(jié)構(gòu)里，長(zhǎng)得像“螺旋槳”的部分是由3個(gè)“葉”組成的，每個(gè)葉是一個(gè)蛋白質(zhì)，長(zhǎng)200埃；蛋白質(zhì)反復(fù)穿過(guò)細(xì)胞膜（跨膜），3個(gè)葉共跨膜114次。

　　PIEZO2的結(jié)構(gòu)|Ardem Patapoutian/Twitter

　　每個(gè)蛋白中含有38次跨膜螺旋區(qū)，其中1-36次是9組類(lèi)似的重復(fù)。這個(gè)由4個(gè)跨膜螺旋區(qū)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元，被命名為THU （Transmembrane Helical Unit，跨膜螺旋單元），也就是研究者單位清華大學(xué)的英文縮寫(xiě)。

　　9個(gè)THU首尾相連，組成了彎曲的“槳葉”。3個(gè)槳葉圍合成“穹頂”，穹頂直徑28 nm、深10 nm。凹面是細(xì)胞內(nèi)，凸面是細(xì)胞外方向。

　　作者：luna，游識(shí)猷，田野婧，蘇七年，麥麥，核桃苗

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　　本文來(lái)自果殼