昆虫气味受体的组装与构象动力学|||北京沫之东生物技术有限公司

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昆虫依赖气味受体（odorant receptors，ORs）这一四聚体配体门控离子通道来检测并区分广泛的化学线索。在由数百种OR亚型组成的昆虫OR家族中，昆虫嗅觉神经元中存在一个保守亚基，称为气味受体共受体（odorant receptor co-receptor，Orco）。尽管Orco和某些OR能够组装成同源四聚体，但由气味激活的通道是由Orco与一种气味特异性OR组成的异源四聚体。来自异源表达系统的冷冻电子显微镜（cryo-EM）结构表明，Orco与OR以3:1（Orco:OR）的化学计量比组装。在这些复合物中，OR亚基单独负责配体识别，而Orco亚基构成了离子传导通路的大部分，并且对复合物组装和膜转运至关重要。由于Orco和OR能够以多样的化学计量比组装，其中Orco(4)和OR(4)同源四聚体以及Orco(3)/OR(1)异源四聚体均已得到实验证实，我们因此着手研究昆虫Orco/OR复合物的组装及构象动力学。在本研究中，我们采用高速原子力显微镜（HS-AFM）这一能够同时提供结构与时间分辨率的独特技术，发现Orco/OR复合物可通过膜内扩散驱动的寡聚体交换，可逆地转变为稳定的非四聚体寡聚状态，如三聚体和五聚体。此外，尽管所有cryo-EM结构均显示四重对称或伪对称构象，我们观察到四聚体组装体除经典对称的“方形”排列外，还经常呈现一种对称性破缺的“夹缩（pinched）”构型。值得注意的是，配体结合会调节Orco/OR异源四聚体中这种“夹缩”状态的动力学。总体而言，这些发现揭示了昆虫OR家族组装与构象动力学的关键特征。

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昆虫依赖气味受体（odorant receptors，ORs）这一四聚体配体门控离子通道来检测并区分广泛的化学线索。在由数百种 OR 亚型组成的昆虫 OR 家族中，昆虫嗅觉神经元中存在一个保守亚基，称为气味受体共受体（odorant receptor co-receptor，Orco）。尽管 Orco 和某些 OR 能够组装成同源四聚体，但由气味激活的通道是由 Orco 和一种气味特异性 OR 构成的异源四聚体。来自异源表达系统的冷冻电子显微镜（cryo-EM）结构显示，Orco 和 OR 以 3:1（Orco:OR）的化学计量比组装。在这些复合物中，OR 亚基单独负责配体识别，而 Orco 亚基构成了离子传导通路的大部分，并且对组装和膜转运至关重要。由于 Orco 和 OR 可以以多种不同的化学计量比组装，其中包括 Orco(4) 和 OR(4) 同源四聚体，以及 Orco(3)/OR(1) 异源四聚体，且这些形式均已被实验证实，因此我们试图研究昆虫 Orco/OR 复合物的组装及构象动力学。在此，我们利用高速原子力显微镜（high-speed atomic force microscopy，HS-AFM）这一能够同时提供结构与时间分辨率的独特技术，发现 Orco/OR 复合物可通过膜内扩散性的寡聚体交换，可逆地转变为稳定的非四聚体寡聚状态，如三聚体和五聚体。此外，尽管所有 cryo-EM 结构均显示四重对称或伪对称构象，我们观察到四聚体组装体除经典对称的“方形”排列外，还经常采取一种对称性破缺的“夹缩”构型。值得注意的是，在 Orco/OR 异源四聚体中，配体结合会调节这种“夹缩”动力学。总体而言，这些发现揭示了昆虫 OR 家族组装与构象动力学的关键方面。

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发布于 2026 年 8 月 18 日。

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