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嗅到危險的味道了嗎?

103/01/27 瀏覽次數 12948
日本理化學研究所腦科學總和研究中心等共同研究團隊發現在嗅覺細胞上能夠敏銳接收氣味分子的蛋白質,亦即敏銳嗅覺機能上必要的蛋白質。
 
嗅覺對許多生物而言,在尋找食物、感知危險和生殖活動的誘發等生物行為中扮演不可或缺的重要角色。尤其對野生動物而言,能夠敏銳地偵測氣味更是攸關其個體的存亡或子代繁殖的成功與否。
 
氣味成分中的各式各樣的化學物質由鼻腔內嗅覺上皮組織的嗅細胞所接收,在鼻腔表面的嗅細胞上密佈嗅纖毛,嗅纖毛的嗅覺受器、GTP結合蛋白、cAMP合成酵素、和cAMP依存的陽離子通道等,這些嗅細胞特有的細胞內訊息傳遞分子群都聚集在一起。與嗅覺受器結合的氣味分子,會將訊息透過訊息傳遞分子群的連續運作,有效率地轉換成電子信號,引發嗅神經呈現興奮狀態,將此訊息傳遞至腦部的嗅球,再傳遞至高階的大腦嗅覺中樞,引發氣味的認識、辨別、記憶,進而產生情感的變化、引誘或躲避行為等。
 
自1991年美國哥倫比亞大學的理查‧艾克謝爾(Richard Axel)及琳達‧巴克(Linda A. Buck)博士發現嗅覺受器遺傳基因以來(2004獲得諾貝爾生理醫學獎),嗅覺的研究突飛猛進,包括氣味的接收機制與從鼻腔到大腦間的神經纖維傳導模式,大都已獲得解析而明瞭其機制。但是到目前為止,有關如何能夠敏銳地感知氣味的分子機制仍然非常模糊,幾乎完全不了解。
 
研究團隊使用老鼠為實驗材料,精密解析負責合成在鼻腔內嗅覺上皮組織的膜蛋白、分泌蛋白質群的遺傳基因,發現12種新型的遺傳基因。在嗅覺上皮組織也發現其中1個基因所合成的蛋白質,分布在負責細胞內物質輸送等功能的微小胞器「高基氏體」,並將此蛋白質命名為「高非」。在欠缺高非基因的老鼠中,捕捉氣味分子的嗅纖毛會變得較短,同時發現在嗅纖毛內將氣味分子轉換為神經電訊號過程中所需的酵素「腺苷酸環化酶」有減少的現象。

此外欠缺高非基因的老鼠雖然與正常老鼠一樣能聞到老鼠天敵「黃鼠狼」的氣味,有避開黃鼠狼氣味之行為,但是當黃鼠狼氣味濃度低時,卻未出現避開的行為。由此觀察到的異常行為推論蛋白質高非是動物敏銳偵測氣味的必要物質。
 
嗅覺在生物行為扮演重要的角色,能夠敏銳地感知氣味,在生存競爭上非常有利。對人類而言,正常且敏銳的嗅覺能提高生活品質。但與視覺障礙或聽覺障礙相比較,嗅覺障礙原因的研究進展相當緩慢,此研究發現蛋白質高非能調節氣味偵測的敏銳度,期待它是未來解開嗅覺障礙之分子機制的重要線索。(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿/2013年11月)
 
責任編輯:李冠群|國立臺灣師範大學生命科學系
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