细胞膜上的TRPV1（Transient receptor potential vanilloid member 1，瞬时受体电位香草酸亚型1）是一种对43℃以上的热量和辣椒中的辣椒素等辛辣化合物的受体。2021年，发现此受体的大卫-朱利叶斯博士被授予诺贝尔生理学或医学奖，但其工作原理的细节仍然不清楚。2011年，科学家提出了一个热容量变化的模型，并在实验上支持TRPV1激活后热容量的增加是温度敏感性的分子基础，但不清楚热容量是否真的发生变化，以及同样的原理是否适用于刺激性成分的敏感性。从理论上讲，由于热容量与焓值变化成正比，预计结构波动参与了TRPV1热容量的变化，但直到现在还无法直接观察到TRPV1的波动。
2023年5月8日，复旦大学服部素之团队和日本金泽大学的Ayumu Sumino团队联合在Proc. Natl. Acad. Sci. USA杂志在线发表题为Antithetic effects of agonists and antagonists on the structural fluctuations of TRPV1 channel的文章，利用高速原子力显微镜（HS-AFM）测量了TRPV1通道与其激动剂或拮抗剂结合时的结构波动变化，通过结构波动之间的对比，进一步揭示了产生辣感和热感的分子机制。
过去的理论研究表明，TRPV1的结构波动在激活过程中可能发生变化。在本研究中，使用HS-AFM成功地直接可视化了TRPV1通道在与瑞芬那辛（reciniferatoxin, RTX：激动剂，比辣椒素热1000
）和卡帕西平（capazepine, CPZ：拮抗剂）结合时的单分子结构波动。与TRPV1在未结合状态下的构象波动相比，RTX的结合增强了构象波动，而CPZ的结合则抑制了这些波动。这种与激活状态相关的构象波动的变化可能在TRPV1的开放和关闭中发挥重要作用。这些发现有望在未来用于阐明产生辣感和热感的分子机制，并根据这些信息开发镇痛剂。
复旦大学生命科学学院的服部素之研究员与日本金泽大学纳米生物科学研究所Ayumu Sumino助理教授为本文的共同通讯作者，Ayumu Sumino助理教授与复旦大学人类表型组研究院博士后赵一梦博士为本文共同第一作者。
图 TRPV1离子通道的高速AFM观察示意图（A）和AFM图，比例尺长度10 nm（B）
原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2301013120