Or1a1-KO 基因敲除小鼠

OR1A1，全称为Olfactory Receptor 1A1，是一种属于G蛋白偶联受体（GPCR）超家族的基因，主要在嗅觉系统中表达。GPCR是最大的细胞表面受体家族，负责将细胞外的信号传递到细胞内部。OR1A1在嗅觉上皮中发挥着感知特定气味分子的关键作用。除了在嗅觉上皮中的表达外，OR1A1还发现存在于非嗅觉组织，如代谢活跃的肝细胞中，尽管在这些组织中的具体功能尚不完全清楚[1,2,3,4,5]。

在肝细胞中，OR1A1的表达可以受到某些化合物的激活。例如，(-)-carvone是一种已知的OR1A1配体，可以激活OR1A1，从而增加细胞内的环磷酸腺苷（cAMP）水平，但不影响细胞内钙离子浓度。这种激活导致蛋白激酶A（PKA）的活性增加，随后磷酸化cAMP反应元件结合蛋白（CREB），并上调CREB反应基因Hairy和Enhancer of Split 1（HES-1）。HES-1是肝细胞中过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（PPAR-γ）的共抑制因子，其表达上调会抑制PPAR-γ的表达，进而降低目标基因线粒体甘油-3-磷酸酰基转移酶的表达，该酶是三酰甘油合成的关键酶。(-)-carvone刺激的细胞中，PPAR-γ的抑制导致细胞内三酰甘油水平和脂质积累减少，这些效应在OR1A1功能丧失时减弱。这些结果提示OR1A1可能在肝细胞中作为一种非冗余受体，调节PKA-CREB-HES-1信号轴，从而调节肝细胞中的三酰甘油代谢[1]。

在动物模型中，小鼠的OR1A1同源物Olfr43也显示出在脂质代谢中的调节作用。在小鼠研究中，口服(-)-carvone 5周可以改善高脂饮食小鼠的能量代谢，包括减少肝脂肪变性和肥胖，并改善葡萄糖和胰岛素耐受性。在小鼠肝脏和培养的小鼠肝细胞中，Olfr43的激活模拟了CREB-HES1-PPARγ信号轴，导致小鼠肝脏中肝细胞三酰甘油积累的减少。因此，长期给予(-)-carvone可以减少肝脂肪变。在培养的肝细胞中敲低Olfr43基因表达消除了(-)-carvone的这些效应。这些结果表明，肝细胞中的非典型嗅觉受体Olfr43通过CREB-HES1-PPARγ信号轴调节能量代谢[2]。

此外，OR1A1的功能和结构特性也得到了研究。OR1A1是一种A类G蛋白偶联受体，通过插入C末端rho1D4表位标签和N末端FLAG表位标签进行工程化，以便于纯化和检测。在异源HEK293S细胞中，FLAG-rho1D4标记的hOR1A1的功能活性通过实时cAMP测定进行了分析。使用单克隆抗FLAG免疫亲和纯化和凝胶过滤的二级纯化步骤来纯化去垢剂溶解的受体。通过分子排阻色谱-多角度激光散射分析，发现纯化的FLAG-rho1D4标记的hOR1A1存在单体和二聚体形式。圆二色谱分析表明，纯化的受体折叠正确。使用内在色氨酸荧光测定定量配体结合，发现去垢剂溶解的FLAG-rho1D4标记的hOR1A1以其同源气味分子dihydrojasmone以微摩尔范围内的亲和力结合。这些结果为未来的晶体学和核磁共振研究铺平了道路[3]。

OR1A1的表达和功能还与COVID-19感染后出现的嗅觉障碍有关。研究发现，COVID-19感染后嗅觉障碍的患者中，OR1A1等嗅觉受体表达下调。这提示了OR1A1等嗅觉受体可能在COVID-19感染后嗅觉障碍的发生中发挥作用，并可能是病毒引起的嗅觉障碍的潜在治疗靶点[4]。

此外，OR1A1与咖啡壳茶的挥发性成分相互作用的研究也表明，咖啡壳茶中的挥发性化合物可以与OR1A1受体结合，形成稳定的复合物，并通过多种相互作用力，包括范德华力、π-烷基、π-阳离子相互作用和氢键，显示出抗氧化和抗炎作用[5]。

综上所述，OR1A1作为一种嗅觉受体，不仅参与嗅觉信号传导，还在肝细胞中的脂质代谢中发挥重要作用。OR1A1的激活可以调节PKA-CREB-HES-1信号轴，从而调节肝细胞中的三酰甘油代谢。此外，OR1A1的表达和功能还与COVID-19感染后嗅觉障碍的发生有关，并可能成为病毒引起的嗅觉障碍的治疗靶点。OR1A1的研究有助于深入理解嗅觉受体的功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。