大多數動物包括人類均擁有一套主嗅覺系統來識別揮發性的氣味分子。大量的嗅覺受體通過“組合編碼”的氣味識別方式，幫助動物識別數以萬億計的氣味分子。嗅覺受體可以分為三個家族，第I類是氣味受體（OR）家族，第II類是痕量胺相關受體（TAAR）家族，OR和TAAR都屬于A類G蛋白偶聯受體（GPCR）家族，第III類是非GPCR嗅覺受體。

  嗅覺受體家族被發現后，近30年的研究對嗅覺受體的表達模式、信號通路和介導的神經元投射譜等均有了深入理解，然而，對嗅覺受體和氣味分子的匹配關系知之甚少。此外，嗅覺受體識別其配體氣味分子的結構基礎也不明晰。因此，從分子層面解析嗅覺受體如何識別不同配體并激活多樣的Gα蛋白信號通路，對于理解嗅覺感知產生的機制及研發靶向嗅覺受體的新藥具有重大意義。

  山東大學教授孫金鵬團隊和上海交通大學醫學院研究員李乾團隊合作，應用冷凍電鏡技術，解析了TAAR家族成員之一的小鼠TAAR9（mTAAR9）受體在4種不同配體結合條件下與Gαs/Gαolf蛋白三聚體復合物的結構，進一步結合藥理學分析揭示了mTAAR9感知配體后被激活的分子機制。同時，該研究也提出了嗅覺受體“組合編碼”識別配體的結構機制，闡明了II類嗅覺受體獨特的激活方式。相關研究成果2023年5月24日發表于《自然》。

  該研究闡釋了II類特異嗅覺受體感知氣味的分子機制，為嗅覺受體家族識別配體奠定了理論基礎，對開發靶向嗅覺受體的新藥也有重要意義。此外，嗅覺受體不僅僅表達在嗅覺系統中，還在許多非嗅覺系統甚至非神經組織中表達，從而調控許多重要的生理過程，包括細胞分化、代謝、消化、癌癥發生等，因此該研究也有助于對嗅覺受體在其它系統的功能的探索。■