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我国科学家找到蚊子 “嗅觉导航” 的关键拼图

蚊子为何偏偏“咬”你?我国科学家在原子尺度看清了它的“嗅觉导航”

蚊子嗅觉导航

夏夜耳边那声挥之不去的嗡嗡声,或许即将拥有被精准干预的可能。10月14日,深圳医学科学院潘孝敬团队联合深圳湾实验室柳峰、黄恺团队在《自然》发表重磅成果,首次从原子层面完整揭示了蚊子感知人体气味并转化为“叮咬指令”的分子机制。简单说,科学家终于看清了蚊子“闻”到人之后,身体内部到底发生了什么。

蚊子找人,靠的不是眼睛,而是一场精密的化学追踪。人体汗液和皮脂中的壬酸、辛酸等羧酸类物质,是蚊子判断“附近有人”的关键信号。此前已知,蚊子体内有一类叫“离子型受体(IR)”的蛋白质负责感知这类酸味,其中 IR8a 是共受体(本身不识别气味,负责搭架子),IR75k 是调谐受体(负责识别具体酸分子)。两者必须配对,才能组装成有功能的“气味探测器”。

但长期以来,这个探测器长什么样、如何区分不同长度的酸分子、闻到之后又如何把信号传进细胞,一直是悬而未决的谜题。IR 也因此被视为昆虫三大化学感受受体中“缺失的关键拼图”。

研究团队利用冷冻电镜技术,成功解析了 IR8a-IR75k 复合物在关闭态和开放态下的高分辨率结构。结果出乎意料:它由两个 IR8a 和两个 IR75k 组成,两个 IR8a 构成类似“Y”形的核心支架,两个 IR75k 分列两侧,彼此并不直接接触。这种组装方式与脊椎动物同类受体截然不同,意味着每个 IR75k 可以相对独立地“捕捉”气味分子,大大提高了探测效率。

更关键的是,团队还看清了壬酸为何比辛酸更“诱蚊”。两者结构只差一个亚甲基,但 IR75k 的结合口袋能精准读取烷基链长度和羧基的空间朝向,壬酸的契合度更高,激活受体的效力也更强。这就像一把锁对两把极其相似的钥匙做出了明确区分。

闻到气味只是第一步,真正让蚊子行动的是神经信号的产生。研究团队捕获了壬酸结合后的开放态结构,发现当气味分子进入口袋,IR75k 的胞外结构域会像贝壳一样闭合。这一动作通过一段仅由 4 个氨基酸组成的短连接结构,被放大并传递到跨膜区,牵拉离子通道打开,钠离子涌入,神经电信号就此产生。

研究人员形象地称这段短连接为“分子杠杆”。为了验证它是否真的关键,团队在其中插入柔性序列“减震”,结果信号传递几乎被切断,直接证明了这根杠杆不可或缺。

这意味着什么?

蚊子是疟疾、登革热等多种传染病的媒介。这项研究的现实意义在于:IR75k 的结合口袋和那根“分子杠杆”,都是可以被药物分子瞄准的靶点。如果能设计出小分子堵住口袋,或卡住杠杆,蚊子就“闻不到”人身上的羧酸,叮咬行为随之减少。

气味王国研究员表示,未来有望据此开发更绿色、精准的驱避剂或引诱剂,替代广谱杀虫剂,为蚊媒传染病防控提供新路径。从“为什么蚊子咬我”到“如何让蚊子找不到任何人”,这块关键拼图的补齐,让精准防蚊向前迈出了实质性的一步。