21世纪生物科学重大成就
两名科学家分享2021年诺贝尔生理学或医学奖，他们研究的成果到底是什么？
两名科学家分享2021年诺贝尔生理学或医学奖，他们研究的成果到底是什么？
2021 年诺贝尔生理学或医学奖因「发现温度和触觉受体」而共同授予美国科学家 David Julius 和 Ardem Patapoutian。
要了解这一成果，我们需要知道人类是如何感知世界的。
人的大脑相当于电脑的核心处理器，它装在头颅内，对外界的任何信息都是不能第一时间获悉的。
所以它必须发出众多的神经连接到感觉器官，才能获取外部信息。
例如眼睛（视觉）、耳朵（听觉）、鼻子（嗅觉）、舌头（味觉）、皮肤（触觉）。
凡是上过中学，生物课没有当体育课上的，都应该知道神经反射：
当然，中学阶段往往把信号的传入用“感受器”几个字简略概括了。
实际，它是一个相当复杂的生理过程。
还是用电脑来比喻的话，所谓的感受器，相当于电脑的传感器。
人和电脑一样，都是需要先把声、光、热等信号，通过传感器（感受器）转化成电磁信号，然后传输到处理器（高级中枢）进行分析。
就像电脑传感器的基本感知功能分成热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件，以及味敏元件等十大类型。人体要传输视、听、嗅、味、触等感觉，就必须有相应的受体来进行转化。
例如，眼睛中的视杆细胞和视锥细胞依靠不同的光受体蛋白感知不同的光觉和色觉。
各种物理化学信号（光、声、气味分子、压力、温度）转化成电信号，是一系列复杂的生化反应。
通俗来讲，一般会发生如下过程：
外部信号一刺激，相应的受体结构就会发生改变。没有信号刺激，受体的结构就会恢复。
在受体结构不断改变和恢复的过程中，会进一步影响其它生化反应，最后改变感受器的细胞膜电位，引起神经脉冲。
由于脉冲信号和外界刺激是一一对应的，脉冲信号就像光缆中传导的音视信号一样，包含了我们感受到的任何信息，然后再通过神经纤维接入中枢神经进行处理，于是我们的感官就诞生了。
由于人体内的生化反应相当复杂，在人们还知之甚少的情况下，要了解具体的信号转变机制，完全就是两眼一抹黑（不像现在，一本随便的高校生化教材就能讲得比较明白）。
1969年，研究人员Cosens和Manning在对一种黑腹果蝇突变体进行研究年发现，通过连续光刺激，果蝇的光感受器细胞会出现短暂的、不同寻常的胞内钙离子浓度升高，他们命名为瞬时受体电位，简称TRP[1]。
后来的各种研究表明，无论神经系统还是其它系统，TRP通道都广泛存在，并负责各种感官反应，无论视觉、温觉、味觉，还是触觉，都和它有关[2]。
TRP有着TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TRPP、TRPML，以及TRPN等七个亚族，哺乳动物中除了没有最后一个外，有前面六个。至少在7亿年前，生物就进化出了TRP通道，因为酵母菌中存在TRPY通道。
虽然TRP各亚族的发现，让我们对感官发生的神经机制越来越近，但依旧还缺临门一脚。
1997年，David Julies（戴维·朱利叶斯）另辟蹊径，使用辣椒中的辣椒素锁定了受体TRPV1。
David Julius，美国加州大学旧金山分校教授，2010年邵逸夫生命科学与医学奖得主
经过进一步研究才发现，TRPV1对高温敏感，本质上就是温度受体蛋白。
David Julies不仅发现了我们吃辣椒会感到辣和热的秘密，也同时揭开了温度感受的生理机制[3]。
在后来诸多研究者的研究中，不同温度范围的多种TRP通道被发现。
各种温度TRP通道一起被称为ThermoTRP。
不同的香料植物以及温度，与各TRP通路的对应关系：
后来，研究者Ardem Patapoutian（阿德姆·帕塔普蒂安）根据David Julius的思路，与其分别独立发现了寒冷受体TRPM8。
Ardem Patapoutian，亚美尼亚裔，美国霍华德休斯医学研究所研究员
不久，Ardem Patapoutian又发现了机械刺激（触觉）受体PIEZO2[4]。
可以说，2021 年诺贝尔生理学或医学奖，辣椒功不可没。
David Julies对ThermoTRP具有开创之功，阿德姆·帕塔普蒂安具有重要贡献，他们获得诺贝尔生理学和医学奖实至名归。
但其实，ThermoTRP 各种受体的研究，少不了众多科学家的共同贡献。
例如，2013年，David Julius与程亦凡合作，对全长TRPV1的关闭态和开放态结构进行了解析[5]。
程亦凡的贡献主要在冷冻电子显微学领域
在科学史上，任何一个领域的重大突破，都离不开一众科学家的努力。
参考文献
^Cosens DJ, Manning A (1969) Abnormal electroretinogram from a Drosophila mutant. Nature. 224: 285–287.^Kartik V, Montell C (2007) TRP Channels. Annual Review of Biochemistry.76: 387-417.^Caterina MJ, Schumacher MA, Tominaga M, Rosen TA, Levine JD, Julius D (1997) The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature. 389: 816-24.^Kelly, S. Chapman, R.J. Woodhams, S. Sagar, D.R. Turner, J. Burston, J.J. Bullock, C. Paton, K. Huang, J. Wong, A. et al. Increased function of pronociceptive TRPV1 at the level of the joint in a rat model of osteoarthritis pain. Ann. Rheum. Dis. 2015, 74, 252–259^Cao E, Liao M, Cheng Y, Julius D (2013) TRPV1 structures in distinct conformations reveal activation mechanisms. Nature. 504: 113-118.
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