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吃完辣椒後的熱量是從哪裡來的,是辣椒還是自己身體??


辣椒並不產熱。那為啥會覺得熱呢?其實這是一種感覺錯誤,辣椒同時刺激了人體的痛覺和熱覺神經。詳見下面。

本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅本文引用地址:科學網—國產博士的記錄 作者饒毅

辣和熱在物理上完全不同,但是

為什麼英文問食物有多辣(spicy),可以用多熱(hot)?

原因是進食辣味物體時,人的口(和唇)可以同時有兩種感覺:辣和熱;

不過,辣味並不提高口腔(或唇)的溫度。

那麼,為什麼人同吃辣椒時會同時感到辣和熱?

這一司空見慣的「常識」,其原因在1997年被揭開。

舊金山加州大學(UCSF)的David Julius教授,於1980年代在Richard Axel實驗室開始用當時算比較新的方法(表達克隆,expression cloning)尋找五羥色胺的受體。十幾年後,他繼續用這一方法,改為尋找辣椒素(capsaicin)的受體,於1997年找到了一個被辣椒素激活的蛋白質分子VR1,而且發現VR1還被加熱所激活,因為辣椒素已知與痛覺通路有關,所以這一工作,同時揭開了溫度感受的機理(Caterina et al., 1997)和痛覺的外周感受的部分機理,其中痛覺的研究當時還需後續實驗(如Julius實驗室的Tominaga et al.,1998;綜述如Caterina and Julius,2001)。

在進化上,辣味和熱感是可分開的,鳥類用VR1分子只感受熱,並不感受辣,因為鳥類與哺乳類VR1蛋白質在氨基酸序列上有差別。Julius實驗室於2002年發現和證明了鳥類和哺乳類VR1差別所在(Jordt and Julius,2002)。

Trp通道家族

Julius實驗室於1997年找到大鼠的VR1時,發現它屬於TRP通道家族。

1969年,美國印地安納州的Purdue大學生物系教授Willam Pak等研究果蠅的視網膜電圖(electroretinogram,ERG),用以研究果蠅的視覺、並尋找影響果蠅視覺的突變種(Pak et al., 1969)。同年,英國愛丁堡大學動物系的Cosens和Manning(1969)發現一種突變,根據ERG的變化,他們稱突變果蠅為旬間感受器電位(Transient Receptor Potential,Trp),相應突變的基因也就是Trp基因。

1970年代後期興起克隆基因,1980年代很多研究人員克隆基因(筆者做研究生的第一個工作也是靠克隆果蠅的基因混飯吃)。1989年,美國加州大學伯克利分校Gerald Rubin實驗室的博士後Craig Montell克隆了果蠅的Trp基因。他們發現Trp基因編碼的蛋白質有多重大約19個氨基酸組成的疏水段,這種一般預計為跨細胞膜區域,所以預計Trp蛋白質是跨膜蛋白質(Montell and Rubin,1989)。因為它的突變影響果蠅視網膜對光反應,所以最容易推想的功能是離子通道。但證明它是離子通道花了相當長的時間。

Trp類似的基因後來發現於多種生物,包括人。但不僅果蠅的Trp本身並不感受光,其它的Trp具體起什麼作用,如何起作用,也都不清楚,直到Julius實驗室1997年的工作,揭示了其直接功能,從此Trp的研究熱火朝天,很多人加入Trp研究的行列,發現更多Trp家族成員,發現更多功能,如對Julius實驗室2002年用薄荷尋找冷敏感的分子(McKemyet al., 2002),結果發現是Trp家族另一成員,而還有科學家發現Trp通道感受壓力,等等。其中曾激動人心的可能性是聽覺也用Trp通道,不過2010年美國加州的Scripps研究所的Patapoutian實驗室發現Piezo才更可能是聽覺用的感受壓力的離子通道(Coste et al., 2010, 2012)。

視覺、嗅覺、味覺,其第一級感受分子都是GPCR(G蛋白耦聯受體),其關鍵是視覺研究,而最初發現感受光的蛋白質分子(視紫紅質)是十九世紀的德國科學家,其全序列確定是1980年代初的美國和俄國科學家。1990年代,美國科學家沿著視網膜發現的路徑,假設嗅覺的感受分子相似於視覺,從而發現了嗅覺的分子,後來味覺再模仿嗅覺也得到類似發現。其中發現嗅覺感受分子的兩位科學家獲得了生理諾獎,而1980年代發現視覺第一級分子的被愚鈍的委員會所忽略。

Trp通道功能的確定,解決了其他常見感覺(溫、壓、部分的痛)第一級的分子機理,有較大意義。

解析Trp通道結構

在公認Trp通道蛋白有多種重要作用後,其機理就為人們很想理解。

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線衍射,也可用核磁共振(NMR)研究部分小分子的結構,而電子顯微鏡(EM)一般認為太粗,對蛋白質分子中的關鍵結構來說,EM的解析度不夠高。

多年來,少數一些科學家努力提高EM的解析度,他們的工作前期進展緩慢,最近有重要突破。

2013年,好幾篇文章報道科學家們用冷凍電鏡 (Cryo-EM)解析蛋白質的結構。

12月5日,UCSF的程亦凡與Julius兩個實驗室合作,解出了TRP通道家族V1的結構,引起很大興趣(Liao et al., 2013; Cao et al., 2013),第一作者皆華人,通訊作者為程與Julius。

如果沒有結構分析,Julius可能單獨獲諾貝爾生理或醫學獎。

現在有結構分析,而且是冷凍電鏡應用成功的早期例子之一,Julius與程亦凡獲諾貝爾化學獎的可能很大。

近十年來,諾貝爾化學獎不僅常給生物相關的工作,而且是每三年就有一次給結構生物學,化學獎委員會的熱心對Julius和程亦凡不是壞事。

本文引用地址:科學網—國產博士的記錄


身體。簡單地說應該是身體受到辣椒李辣椒素的刺激而產生的應急反應。


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