為什麼用熱水解嘴裡的辣椒味會感覺熱水更熱辣椒更辣？

02-19

熱水辣椒

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。熱水估計是因為溫度上升，提高了血流速度，讓代謝通路的速度更快。也許是溫度提高對於辣椒的熱感和痛感有增強效果。

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