视蛋白可帮助果蝇辨别苦味

在人类眼睛的感光细胞中，有一种叫做视蛋白的蛋白质，它帮助我们观察世界。没有它，人类就像许多动物一样，会陷入黑暗。

然而，在一些动物中，视蛋白的功能并不限于此，它不仅能感觉到光，还能感觉到味道。据《科学》杂志报道，最近的一项新研究首次揭示，果蝇也可以利用这些位于鼻尖的敏感蛋白质来品尝食物中的有害分子。研究人员推测，人类视觉蛋白质可能扮演同样的角色。

美国马里兰大学的感觉生物学家菲利斯·罗宾逊没有参与这项研究，但他认为研究结果是一种“范式转变”。

人类的视锥细胞使人们能够在强光下看到东西，这就隐藏了不同的视觉蛋白质。例如，视紫红质可以形成视紫红质(一种结合蛋白)的框架。视紫红质存在于眼睛细胞中，并在杆状细胞中合成，使人在弱光下也能看见。自从150多年前发现视紫红质以来，研究人员在各种动物和微生物中总共发现了大约1000种视紫红质。

但是加州大学圣巴巴拉分校的神经科学家克雷格·蒙特尔指出，视觉蛋白家族仍然有一些让研究人员惊讶的地方。一些研究，包括2011年蒙特尔和他的团队的一项研究，已经将视觉蛋白质与听觉、触觉和温度感知联系起来，而不是视觉。

现在，蒙特尔和他的同事们走得更远，想确定视蛋白是否在味觉中发挥特殊作用——苍蝇是否可以用视蛋白来检测它们不喜欢的苦味分子。

研究人员用果蝇设计了一个味觉测试。他们改造了果蝇基因，产生了7种不同的菌株，每种果蝇都缺少一种不同的视蛋白。然后将其与未改性的对照果蝇放在一起进行测试，发现所有实验果蝇可以在两种糖溶液(其中一种添加了苦味化合物)之间进行选择。

在测试中，对照苍蝇避开了含有苦味化合物的溶液，并吞下了另一种。在转基因苍蝇中，三种视蛋白已被证明在区分解决方案中非常重要。研究人员最近在《当代生物学》网上发表了一份报告，称缺乏三种视觉蛋白质中任何一种的果蝇不会回避含有苦味分子的糖溶液，这表明它们对苦味分子不太敏感。

尽管这些蛋白质存在于苍蝇的眼睛中，但这三种视觉蛋白质也能感知光线。然而，研究人员的分析表明，这些蛋白质也存在于果蝇的长喙尖神经元中，果蝇通常利用这些神经元来检测和采样周围的环境。

蒙特尔和他的同事通过测量这些神经元的电脉冲作为细胞反应强度的指标，展示了苦味分子对果蝇的刺激。当研究人员将苦味化合物应用到果蝇的喙上时，视觉蛋白完整的果蝇神经元每秒发出近20次脉冲。然而，在缺乏上述三种视觉蛋白质的果蝇中，同一神经元发出的信号脉冲不到一半，这表明苦味分子对其影响较小。

事实上，果蝇也可以用另一种非视觉蛋白质来感知苦味。然而，蒙特尔和他的同事发现，只有高浓度的苦味分子才能直接刺激这种蛋白质。相反，视蛋白更有助于果蝇检测低浓度的苦味分子，使它们更容易检测低浓度时应该避免的物质。

尽管以前的许多研究都支持视蛋白的非视觉效果，但Montell说，结果仍然“有些出乎意料”，因为没有人发现任何证据表明视蛋白与味觉有关。

加拿大多伦多大学的结构生物学家奥利弗·恩斯特说:“这是一个非常重要的新发现，它‘扩大了视蛋白的作用’。”他和罗宾逊一致认为这项研究是令人信服的，蒙特尔的团队使用了各种方法来确认视觉蛋白质和味觉之间的关系。

蒙特尔说，研究人员长期以来一直认为视蛋白是专为检测光而进化的，但这项研究给出了另一个想法。"我认为视蛋白的最初功能不是光传感器，而是化学传感器."他说直到后来动物才选择用蛋白质来感知光线。此外，由于人类视觉蛋白质的功能，包括一些位于人类舌头味蕾中的蛋白质，仍不清楚，它们也可能在人类味觉中发挥作用。

相关论文信息:https://doi.org/ 10.1126/科学。ABC 0403