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brainnews | Cell Press青促会述评，章鱼化学触觉的分子基础( 二 )


CRs虽然仅在章鱼吸盘感觉上皮中特异表达 ， 但有趣的是 ， 单个CRs在散在的感觉细胞中以组合模式共表达 ， 这一特性有利于加强信号检测和转导的多样性（图2） 。
brainnews | Cell Press青促会述评，章鱼化学触觉的分子基础
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▲图2富集于吸盘上皮中化学触觉受体（CRs）以及其对猎物化学物质的敏感性呈现组合表达模式
随后 ， 作者对CRs具体响应机制进行了解析 ， 发现CRs对从猎物和头足类动物排放的墨汁中提取的天然产物的敏感性不同：猎物提取物诱发CRs的反应 ， 但是墨汁则抑制了异源性CRs的表达 。 另外 ， CRs对大多数常见的气味或味觉化合物都不敏感 ， 但是疏水性类萜却可以激活反应 ， 且单个CRs可以编码不同的化学刺激 ， 介导多种信号检测 。
特别重要的是 ， 每个感觉细胞都具有多个CR亚单位的组合表达模式 ， 他们可以形成细胞特异性离子通道复合物 ， 从而对激动剂的敏感性和离子渗透特性进行差异调节（图3） 。 因此 ， CRs介导了信号检测和转导的广泛多样性 ， 这是章鱼半自主外周神经系统中独特的感官编码方式 。
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▲图3CRs形成的异聚体通道复合物影响对刺激物的检测和转导
最后 ， 作者开发了一种新的行为方法检测章鱼复杂的化学信号是如何与机械刺激一起编码以引起特定的化学触觉行为的 。 结果显示章鱼在探索环境时 ， 会使用一些典型的触觉动作 ， 而这些动作会因接触不同的萜类激动剂而明显改变 。 机械感受器细胞则表现出窄的可调节的瞬时机械感受反应和相位动作电位 。 CRs提供了对不同刺激响应和转导机制 ， 可以通过修饰电位频率以化学依赖的方式对不同的神经信号进行传导 。
综上 ， 本研究描述了头足动物特异的化学触觉受体CRs ， 通过刺激物、细胞、转导特性和相关的化学触觉行为等实验 ， 定义了这种接触依赖性的水生化学感觉模式 。
1）作者发现吸盘含有特殊的化学感觉细胞和机械感应细胞 ， 分别传递编码化学和触觉信息的特定动作电位模式 。 机械感受器NompC在机械感觉细胞中显著富集 ， 在介导瞬时的接触信号表现出高度保守的特性 。 化学感觉细胞利用一个以前没有描述的受体家族——头足动物特异的CRs ， 介导接触依赖性的化学感觉 ， 这类受体在吸盘感觉上皮中高度富集 。
2）通过CRs对于从猎物和头足类动物排放的墨汁中提取的天然产物 ， 以及可溶性较差的萜类分子的交叉验证 ， 作者发现每个感觉细胞都具有多个CR亚单位的组合表达模式 ， 他们可以形成细胞特异性离子通道复合物 ， 从而对激动剂的敏感性和离子渗透特性进行差异调节 ， 同时 ， CRs介导了信号检测和转导的广泛多样性 ， 是章鱼半自主外周神经系统中独特的感官编码方式 。
3）同时 ， 作者发现章鱼在探索环境时 ， 会使用一些典型的触觉动作 ， 而这些动作会因接触不同的萜类激动剂而明显改变 。
因此 ， 本研究结果显示 ， 章鱼的外周分布神经系统表现出特殊的信号过滤特性 ， 这些特性是由高度特化的感觉受体介导的 。 本研究为我们理解章鱼水中化学触觉感知奠定了分子基础 ， 为进一步探讨物种的适应性演化机制提供了新思路和方法 。
论文摘要
动物根据其生态位表现出广泛的进化适应 。 章鱼用它们灵活的触手探索海底 ， 用一种特殊的“触觉-味觉”系统对猎物产生的化学物质和运动作出感知和行为反应 。 然而 ， 章鱼外周分布的神经系统如何调节相对自主的触手行为尚不清楚 。
本研究报道了章鱼运用头足动物特异的化学触觉受体（chemotactilereceptors ， CRs）识别难溶解的天然产物 ， 从而定义了一种接触依赖性的水生化学感觉方式 。 CRs形成离散的离子通道复合物 ， 可以介导不同刺激物的检测和特定离子信号的传导 。 此外 ， 不同的化学和机械感觉细胞表现出特异的受体表达和电活动 ， 以支持外周信息编码和复杂的化学触觉行为 。 以上结果表明 ， 章鱼外周分布的神经系统是信号处理的关键部位 ， 并强调了解剖学和分子适应如何协同进化以适应环境 。


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