动物的味道受体蛋白在细胞膜上产生离子通道，受体与异味分子结合时通道打开。解析非激活和激活状态下通道的结构有助于深入了解动物怎样测量和分辨不同的味道。
当使用驱虫剂来制止动物传播的病症时，我们可能会思索这种物质是怎样起作用的，它们如何能够更有效。避蚊胺是驱虫剂中最常用的化合物，被觉得可以广泛激活动物的味道受体蛋白，搅乱动物找寻寄主的味觉编码[1]。但尚不清楚避蚊胺或天然味道分子怎样结合并影响动物味道受体的活性。在《自然》发表的一篇文章中，delMármol等人[2]报导了与避蚊胺或丁香酚相关的动物味道受体的结构，为味道怎样与受体结合，以及激活受体的结构随即怎样变化提供了关键看法。
不同植物的味觉系统早已进化到可以完成高度专业化的任务。果蝇专精霉烂的香蕉，蚊虫找寻寄主，而人类可以分辨大量与食物有关的异味。腰部植物和无肋骨植物都使用一组诸多味道受体来测量和分辨数目庞大的挥发性物理物质。许多情况下，受体-味道的结合是混杂的：也就是说，单一味道可能激活多个受体，而每位受体可能被多个味道激活。味觉神经元细胞各抒发一种味道受体。为此，每种味道都可以激活一组不同的（但有时是重叠的）神经元，继而形成一个组合编码，供神经系统破译[3-5]。
果蝇和人类味道编码的基本原则十分相像。诸如在这两个物种中，抒发相同受体的味觉神经元的投射会聚在称为嗅小球的枢纽状结构处。但是，动物和腰部植物中的受体蛋白特别不同。肋骨植物味道受体是G蛋白偶联受体家族的成员[6]，而动物的受体是一些与味道分子结合时会打开的离子通道[7-10]。
几六年来，这一现象人们早早已知晓，但尚不清楚单个味道受体怎样对这么数目庞大结构不同的分子作出反应。1894年Emil首次提出受体-官能团结合的锁钥模型，该模型假设卟啉分子的形状及其在受体中的结合位点完全互补[11]。但这不足以解释受体的混杂性[12]。要阐明这一现象，须要了解与不同味道官能团结合的受体的结构。
为了实现这一目标，delMármol等人专注于动物味道受体。大多数这种受体由不同亚基（即异源多聚体）组装而成，所有受体均包含一个特定亚基Orco和另一个赋于官能团特异性的可变亚基[13]。之前使用单粒子冷藏电子显微镜(cryo-EM)解析了包含四个Orco亚基的受体的结构[14]，揭示了这些同源四聚体通道的基本结构。并且Orco不包含受体的官能团结合位点，因而结合位点仍未解析。为了解决动物味道受体的完整结构，同时规避解析异多聚体蛋白结构的困难，delMármol等人将眼神集中在一种不须要Orco即能组装成功能性同源蛋白的动物味道受体上。
由相像亚基组成的异聚蛋白一般是在演变过程中基因复制时形成的。为此，delMármol等人推测在演进上更古老的生物体中会存在功能性同聚气味受体，她们重点研究了蠹虫的近亲石蛃。在石蛃中，受体库仅由五个亚基(MhOR1-5)组成，没有一个与Orco直接相关[15]。每位MhOR5亚基包含九个α-螺旋，其中六个完全跨越细胞膜（S1-S6），另外两个（S0和S7b）部份跨越细胞膜，最后一个（S7a）坐落细胞膜内。
作者测试了由四个MhOR5或四个MhOR1亚基组成的通道怎样响应不同的官能团。她们发觉MhOR5通道被广泛调谐细胞膜离子通道，对她们测试的60%以上的物理物质（包括丁香酚和避蚊胺）都有反应，而MhOR1通道更具选择性。
接出来作者使用冷藏电镜解析了处于非结合状态（称为apo状态）、与避蚊胺、丁香酚结合时的MhOR5通道的结构（图1）。总体而言，这种结构与Orco同聚体相像。
图1|动物味道受体的闭合和打开状态。
在动物中，味觉细胞上测量味道分子的受体是由四个蛋白质亚基组成的离子通道。delMármol等人[2]使用冷藏电子显微镜解析了来自石蛃()的一种味道受体处于非活性、未结合(apo)状态及活性、开放状态的结构。四个相同的亚基构成中心离子渗透通道；这儿分别展示了两个亚基。当与丁香酚等味道剂结合时，每位亚基的S7b螺旋会轻微旋转，进而扩大细胞膜外表面附近的通道孔。离子穿过一个大的前庭，之后通过四个纵向分支通道中的一个步入细胞。
这种结构表明，当通道被激活打开时，带正电的离子顺着一条通道从一个大的外前庭步入单个跨膜的通道，该通道可能是四个亚基中任意一个，均由S7bα-螺旋的多肽残基排列而成。在受体的胞外侧，四个通道从中心纵向分叉，构成离子步入细胞的通道的胞内部份。在未结合状态下，该通道的最窄部份半径为5.3埃，坐落S7b螺旋中的缬氨酸残基塞入中央皱襞的位置细胞膜离子通道，产生疏水性“塞子”，限制离子通过。
未结合和官能团结合状态的比较阐明了两个关键的结构特点，这种特点其实能解释味道受体通道一般怎样才能对广泛的官能团做出反应。首先，通道从关掉状态到打开状态的转变仅涉及S7b螺旋的轻微旋转，这会扩大孔径并将极性残基联通到离子通道中。与在电流门控离子通道打开期间S4区域的运动相比，这些变化可能只须要极少的能量[16]。通道开启所需能量这么之低，可能是味道受体官能团混杂的关键：虽然对受体具有低亲和力的官能团的结合也会造成重排。
同样重要的是卟啉结合位点的性质，它虽然异常灵活，才能在多个方面适应不同物理成份的络合物。该络合物结合口袋坐落由S2、S3、S4和S6螺旋的跨膜部份产生的松散束的深处，内衬主要是大的芳香族和疏水性残基，这种残基与官能团产生非极性互相作用。这与在许多其他类型受体的结合位点中观察到的官能团（极性极强）严格的几何限制产生鲜明对比。
据悉，MhOR5受体的结合位点恐怕会发生重排以适应不同大小和形状的络合物。口袋中的细微突变会改变官能团特异性，从本质上重新调整受体。这提供了一种机制，即进化可能会形成大量具有不同官能团特异性的受体，而这种受体在现存鸟类物种中早已被发觉。
总算，在发觉腰部植物味道受体的30年后[6]，我们有了味道受体与其官能团复合物的结构。并且，虽然这一进展回答了一些古老的问题，它也提出了新的问题。诸如，不论是未结合的受体还是官能团结合受体的结构都没有阐明味道剂步入官能团结合口袋的途径。一种可能性是通道的“呼吸”，暂时打开一条通道，味道剂可以通过该通道到达该部位，进而将通道锁定为开放构型。通过研究受体的结构和功能来定义味道通路可能会对受体特异性有的进一步了解。
这项研究和之前的研究也提出了一个问题，即激活状态下的受体系统在没有官能团的情况下（虽然处于低水平）怎样分辨来自官能团结合受体的讯号和无官能团结合激活的干扰。一种可能性是味觉系统可以容忍一定量的干扰，由于它可以随着时间的推移不断搜集和整合新信息：比如，当一只动物紧靠味道源时，它可能会使用新的、更高质量的味觉信息来纠正它的路线。另一种可能性是触觉系统组织成嗅小球，汇集来自许多神经元的信息，有效地过滤掉单个错误神经元的活动。可能须要剖析嗅小球和中枢神经系统对味道讯号的处理来回答那些问题。
最后，有人或许还想晓得这种发觉是否可以推广到腰部植物G蛋白偶联的味道受体。与动物中的味道受体一样，腰部植物味道受体主要通过非极性和弱极性互相作用与味道结合[17]。它们是否也有灵活的官能团结合口袋和低能量屏障来参与下游讯号传导，进而使它们还能对各类相对低亲和力的官能团作出反应？毫无疑惑，delMármol等人的工作和未来的研究将指引为味道受体设计官能团的开发，其实可能有三天会有避蚊胺的取代品。