原標(biāo)題：質(zhì)子感知受體適應(yīng)環(huán)境機(jī)制被揭示

來源：光明日?qǐng)?bào)

原標(biāo)題：質(zhì)子感知受體適應(yīng)環(huán)境機(jī)制被揭示

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本報(bào)濟(jì)南1月6日電（記者宋喜群、趙秋麗、馮帆）日前，山東大學(xué)齊魯醫(yī)學(xué)院副院長孫金鵬教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合山東大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院易凡教授團(tuán)隊(duì)、四川大學(xué)華西醫(yī)院鄧成教授團(tuán)隊(duì)，在國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表研究成果。該研究揭示了G蛋白偶聯(lián)受體4（GPR4）在進(jìn)化過程中如何適應(yīng)周圍環(huán)境和pH值（酸堿值），感知質(zhì)子和調(diào)節(jié)酸堿平衡。研究發(fā)現(xiàn)了多種物種血液pH值與GPR4活性最佳pH值成正相關(guān)。同時(shí)，研究對(duì)質(zhì)子（一種帶正電的小粒子，溶液的酸堿值由其質(zhì)子濃度定義）感知受體如何激活和傳遞提供了相關(guān)見解。

生物體可以通過感知、分析和響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的刺激，維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)并適應(yīng)復(fù)雜多變的外部環(huán)境。人類通過調(diào)節(jié)呼吸速率和腎臟功能，維持穩(wěn)定的血液pH值，通常在7.32~7.42之間。為了滿足日常能量需求，線粒體中的質(zhì)子與碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)相互作用，生成大量的二氧化碳。這些二氧化碳隨后經(jīng)過血液運(yùn)輸，最終通過呼吸排出或由腎臟排泄。這些過程由質(zhì)子感知受體（如GPR4）精密調(diào)控，確保了生理pH值水平的穩(wěn)定，進(jìn)而保障了細(xì)胞功能的正常運(yùn)作和整體健康。

在進(jìn)化過程中，動(dòng)物不斷發(fā)展出適應(yīng)其棲息地的生理機(jī)制，以應(yīng)對(duì)不同環(huán)境中質(zhì)子濃度的變化。但關(guān)于GPR4如何感知質(zhì)子的分子機(jī)制，以及動(dòng)物如何進(jìn)化以適應(yīng)不同環(huán)境中的質(zhì)子濃度變化，至今仍不完全清楚。

基于此，該研究從進(jìn)化、功能和結(jié)構(gòu)角度，闡釋了不同物種GPR4在質(zhì)子感知中的共同機(jī)制以及物種特異性的獨(dú)特機(jī)制，進(jìn)一步描述了特定的質(zhì)子感知受體是如何進(jìn)化以適應(yīng)不同生物的不同生活方式。

追溯GPR4的進(jìn)化，可以發(fā)現(xiàn)它存在于哺乳動(dòng)物、爬行動(dòng)物、兩棲類動(dòng)物和魚類中，但在鳥類中缺失。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)不同的物種血液pH值進(jìn)行了測量，并分析了不同脊椎動(dòng)物物種中GPR4質(zhì)子感知范圍，例如非洲爪蟾GPR4經(jīng)受了正選擇壓力，表現(xiàn)出最酸性的最優(yōu)pH范圍，這可能與其長期潛水能力及幾乎完全水生的生活方式相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)GPR4的活性最佳pH值與不同物種的血液pH值范圍呈正相關(guān)。

這一研究為理解哺乳動(dòng)物在各種環(huán)境中維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)提供了新的理論支持，為研究呼吸系統(tǒng)疾病、代謝性酸中毒等提供了新的思路。

該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃基金、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、山東省自然科學(xué)基金等基金支持。

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