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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    為什么辣椒醬除了讓你感到辣,還會感到熱?

                    2020-10-27 12:25:00

                      辣和熱在物理上完全不同,但是,為什么英文問食物有多辣(spicy),可以用多熱(hot)?原因是進食辣味食物時,人的口(和唇)可以同時有兩種感覺:辣和熱。不過,辣味并不提高口腔(或唇)的溫度。那么,為什么人吃辣椒時口腔會同時感到辣和熱?這一司空見慣的常識,其原因在1997年被揭開。

                    辣椒醬

                      20世紀80年代,美國加利福尼亞大學圣弗朗西斯科分校的戴維·朱利葉斯開始用當時算比較新的方法——表達克隆,尋找五羥色胺的受體。十幾年后,他繼續用這一方法,尋找辣椒素的受體。1997年,他找到了一個被辣椒素激活的蛋白質分子VR1。而且,他還發現VR1能被加熱激活。因為已知辣椒素與痛覺通路有關,所以,這一工作同時揭開了溫度感受的機理和痛覺的外周感受的部分機理。其中,痛覺的研究當時還需后續實驗。

                      在進化上,辣味和熱感是可以分開的,鳥類用VR1只感受熱,并不感受辣,因為鳥類與哺乳類的VR1在氨基酸序列上有差別。2002年,朱利葉斯實驗室發現并證明了鳥類和哺乳類的VR1的差別所在。

                      1997年,朱利葉斯實驗室找到大鼠的VR1時,發現它屬于TRP通道家族。早在1969年,科學家在果蠅中發現了Trp基因,后續實驗證明了它的功能是離子通道。后來,更多類似Trp的基因被發現于多種生物,包括人。于是,把這些基因都歸入到TRP通道家族。

                      果蠅的Trp基因本身并不感受光,其他類似Trp的基因具體起什么作用,以及如何起作用,也都不清楚。直到1997年,朱利葉斯實驗室揭開了TRP通道家族一個成員的直接功能,從此,TRP通道家族的研究熱火朝天。很多人加入研究行列,發現更多TRP通道家族成員,發現更多功能。比如,朱利葉斯實驗室于2002年用薄荷尋找冷敏感的分子,結果發現它是TRP通道家族另一成員。還有科學家發現TRP通道家族感受壓力的成員。

                      TRP通道家族成員功能的確定,解決了一些常見感覺,比如溫度、壓力、部分痛感的第一級分子機理,有較大意義。在公認TRP通道家族有多種重要作用后,人們就很想了解其機理。這時,結構生物學就顯得很重要。結構生物學以前主要依賴X射線衍射,也可用磁共振研究部分小分子的結構,而一般不用電子顯微鏡,因為對蛋白質分子中的關鍵結構來說,電子顯微鏡的分辨率不夠高。

                      多年來,少數科學家努力提高電子顯微鏡的分辨率,他們的工作前期進展緩慢,最近有重要突破。2013年,有幾篇文章報道了科學家用冷凍電鏡解析蛋白質的結構。2013年12月5日,美國加利福尼亞大學圣弗朗西斯科分校的程亦凡與朱利葉斯兩個實驗室合作,解出了TRP通道家族V1的結構,引起科學界的很大興趣。

                    辣椒

                      如果沒有結構分析,朱利葉斯有可能單獨獲諾貝爾生理學或醫學獎?,F在有了結構分析,而且是冷凍電鏡應用成功的早期例子之一,朱利葉斯與程亦凡獲諾貝爾化學獎的可能性很大。尤其是近十年來,諾貝爾化學獎不僅常常頒給生物相關的科研成果,而且是每三年就有一次頒給結構生物學相關的科研成果,諾貝爾化學獎委員會的熱心對朱利葉斯和程亦凡不是壞事。

                      程亦凡是武漢大學1978級物理系本科生,在武漢大學物理系獲碩士后,于1991年在中國科學院物理研究所獲博士。他在歐洲和美國幾經周折,改用物理學方法研究生物學問題,加入結構生物學領域,用過X射線衍射,現在用冷凍電鏡創造了2013年的成就。

                      程亦凡到2006年才任助理教授,這時,他的學術同齡人多半或是教授,或放棄學術生涯,一般人很難堅持這么久。

                      我國努力提高培養研究生的能力,使研究生的質量不斷提高。目前的國內博士研究生,會有一批、而不是個別,做得非常好。

                      今后,國產博士將做得更好。

                      文/饒毅

                    本文來自《科學畫報》

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