《科學》：破解昆蟲氣味受體離子通道門控機制

6月14日，中國農業科學院深圳農業基因組研究所（簡稱“基因組所”）、華中農業大學、中國農業科學院植物保護研究所等單位聯合在《科學》上在線發表研究論文。

蚜蟲。中國農科院供圖

該研究解析了豌豆蚜報警信息素受體ApOR5-Orco異源四聚體的冷凍電鏡結構，揭示了氣味配體誘導的氣味受體離子通道門控機制，從而為針對氣味受體的新型昆蟲綠色行為調控劑的研發奠定了結構基礎。

昆蟲嗅覺行為調控劑的應用是全球公認的綠色防控技術，具有生物靈敏度高、選擇性強、環境友好等優點，能實現害蟲的長期控制。以嗅覺靶標為出發點，開發行為調控劑已成為當前研究的重要方向。然而，利用傳統化學生態學手段篩選化合物的通量不高、組分活性低、結構不穩定等問題突出。其中，分子靶標的結構基礎是限制新型昆蟲行為調控劑研發的卡點。

新翅類昆蟲作為最龐大的昆蟲類群，其嗅覺系統核心由獨特的OR-Orco異聚體組成，展現出對配體化學信息物質高度敏感性和特異性，是非常理想的昆蟲嗅覺行為調控劑分子靶標。然而，長期以來，OR-Orco異聚體的結構基礎仍然未知。

該研究借助前沿的冷凍電鏡技術，深入探究豌豆蚜報警信息素受體ApOR5-Orco復合物的結構特性，成功解析了ApOR5-Orco在配體結合和未結合狀態下的高分辨率冷凍電子顯微鏡結構。

氣味分子介導的ApOR5-Orco異源四聚體離子通道門控機制。中國農科院供圖

研究發現，僅ApOR5亞基具有配體結合能力，而ApOrco亞基則作為支撐結構不結合配體。當ApOR5亞基與配體結合后，其成孔螺旋S7b從孔中央向外移動，導致不對稱孔開口以供離子流入。

該研究不僅首次展示了昆蟲OR-Orco異源復合物在獨立（封閉通道）和配體結合（開放通道）兩種狀態下的獨特結構，而且深入揭示了昆蟲氣味識別通道門控的分子機制。

該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、深圳市科技計劃項目、中國農業科學院農業科技創新工程等項目的資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adn68