原標題：質子感知受體適應環境機制被揭示

來源：光明日報

原標題：質子感知受體適應環境機制被揭示

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本報濟南1月6日電（記者宋喜群、趙秋麗、馮帆）日前，山東大學齊魯醫學院副院長孫金鵬教授團隊聯合山東大學基礎醫學院易凡教授團隊、四川大學華西醫院鄧成教授團隊，在國際學術期刊《細胞》在線發表研究成果。該研究揭示了G蛋白偶聯受體4（GPR4）在進化過程中如何適應周圍環境和pH值（酸堿值），感知質子和調節酸堿平衡。研究發現了多種物種血液pH值與GPR4活性最佳pH值成正相關。同時，研究對質子（一種帶正電的小粒子，溶液的酸堿值由其質子濃度定義）感知受體如何激活和傳遞提供了相關見解。

生物體可以通過感知、分析和響應內外環境的刺激，維持內穩態并適應復雜多變的外部環境。人類通過調節呼吸速率和腎臟功能，維持穩定的血液pH值，通常在7.32~7.42之間。為了滿足日常能量需求，線粒體中的質子與碳酸氫鹽緩沖系統相互作用，生成大量的二氧化碳。這些二氧化碳隨后經過血液運輸，最終通過呼吸排出或由腎臟排泄。這些過程由質子感知受體（如GPR4）精密調控，確保了生理pH值水平的穩定，進而保障了細胞功能的正常運作和整體健康。

在進化過程中，動物不斷發展出適應其棲息地的生理機制，以應對不同環境中質子濃度的變化。但關于GPR4如何感知質子的分子機制，以及動物如何進化以適應不同環境中的質子濃度變化，至今仍不完全清楚。

基于此，該研究從進化、功能和結構角度，闡釋了不同物種GPR4在質子感知中的共同機制以及物種特異性的獨特機制，進一步描述了特定的質子感知受體是如何進化以適應不同生物的不同生活方式。

追溯GPR4的進化，可以發現它存在于哺乳動物、爬行動物、兩棲類動物和魚類中，但在鳥類中缺失。研究團隊對不同的物種血液pH值進行了測量，并分析了不同脊椎動物物種中GPR4質子感知范圍，例如非洲爪蟾GPR4經受了正選擇壓力，表現出最酸性的最優pH范圍，這可能與其長期潛水能力及幾乎完全水生的生活方式相關。研究發現GPR4的活性最佳pH值與不同物種的血液pH值范圍呈正相關。

這一研究為理解哺乳動物在各種環境中維持內穩態提供了新的理論支持，為研究呼吸系統疾病、代謝性酸中毒等提供了新的思路。

該研究得到國家重點研發計劃基金、國家自然科學基金重點項目、山東省自然科學基金等基金支持。

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