《科学》：破解昆虫气味受体离子通道门控机制

6月14日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（简称“基因组所”）、华中农业大学、中国农业科学院植物保护研究所等单位联合在《科学》上在线发表研究论文。

蚜虫。中国农科院供图

该研究解析了豌豆蚜报警信息素受体ApOR5-Orco异源四聚体的冷冻电镜结构，揭示了气味配体诱导的气味受体离子通道门控机制，从而为针对气味受体的新型昆虫绿色行为调控剂的研发奠定了结构基础。

昆虫嗅觉行为调控剂的应用是全球公认的绿色防控技术，具有生物灵敏度高、选择性强、环境友好等优点，能实现害虫的长期控制。以嗅觉靶标为出发点，开发行为调控剂已成为当前研究的重要方向。然而，利用传统化学生态学手段筛选化合物的通量不高、组分活性低、结构不稳定等问题突出。其中，分子靶标的结构基础是限制新型昆虫行为调控剂研发的卡点。

新翅类昆虫作为最庞大的昆虫类群，其嗅觉系统核心由独特的OR-Orco异聚体组成，展现出对配体化学信息物质高度敏感性和特异性，是非常理想的昆虫嗅觉行为调控剂分子靶标。然而，长期以来，OR-Orco异聚体的结构基础仍然未知。

该研究借助前沿的冷冻电镜技术，深入探究豌豆蚜报警信息素受体ApOR5-Orco复合物的结构特性，成功解析了ApOR5-Orco在配体结合和未结合状态下的高分辨率冷冻电子显微镜结构。

气味分子介导的ApOR5-Orco异源四聚体离子通道门控机制。中国农科院供图

研究发现，仅ApOR5亚基具有配体结合能力，而ApOrco亚基则作为支撑结构不结合配体。当ApOR5亚基与配体结合后，其成孔螺旋S7b从孔中央向外移动，导致不对称孔开口以供离子流入。

该研究不仅首次展示了昆虫OR-Orco异源复合物在独立（封闭通道）和配体结合（开放通道）两种状态下的独特结构，而且深入揭示了昆虫气味识别通道门控的分子机制。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市科技计划项目、中国农业科学院农业科技创新工程等项目的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.adn68