痕量胺相关受体（Trace amine-associated receptors，TAARs）是G蛋白偶联受体（GPCRs）的亚家族，与生物按受体具有较远的亲缘关系。TAAR在大脑和嗅觉系统中被发现，专门检测内源性和外源性生物胺。TAAR1在大脑中表达并感知内源性痕量胺，能够负向调节多巴胺和5 -羟色胺能神经元的兴奋性和单胺神经递质传递，并介导药物成瘾行为；而其他TAARs均在主要嗅上皮（MOE）中的特定的神经元中表达，识别外源性生物胺，因此又被称为嗅觉TAAR，主要识别气味分子并介导动物的本能反应。然而，不同TAAR亚科受体在不同物种中的功能关系仍不清楚。
近日，东南大学柴人杰教授团队和上海交通大学医学院李乾研究员团队在Molecular biology and evolution上在线发表了题为“Evolution of brain-expressed biogenic amine receptors into olfactory trace amine-associated receptors”的研究论文，在本研究中，研究人员系统地分析了TAARs的进化历史和功能反应特性。
TAARs在脊椎动物中保守，无颌鱼七鳃鳗的“TAARs”因缺乏经典的TAARs第七跨膜区保守的基序被称为“TARLs”，这些受体进化和功能之间的区别和联系仍不清楚。研究人员分析了48种脊椎动物的TAAR和TARL序列并构建系统发育树，研究发现，在七鳃鳗中，TARL基因的一个分支已经大大扩展（被重新命名为TARLL），而另一个TARL分支在颌脊椎动物中仅包含1~2个同源基因，并在羊膜动物中丢失。研究还确定了鲨鱼中两个小的TAAR基因分支与脊椎动物中其他的TAAR基因相关，这些TAAR基因被分为4个主要分支。研究人员进一步鉴定了来自七鳃鳗、鲨鱼、硬骨鱼和哺乳动物等61个孤儿TARLs和TAARs的配体，以及两个5-羟色胺受体4 （HTR4）同源受体的新配体，这些研究结果揭示了一种功能融合和分离的模式：来自七鳃鳗的TARLLs和脊椎动物的嗅觉TAARs经历了独立的扩展，发挥化学感觉受体的功能；而来自有颌脊椎动物的TARLs保留了祖先的反应谱，可能与大脑中的TAAR1具有类似的功能。该研究综合分析了TAARs/TARLs的进化和功能特性，揭示了从脑表达的生物胺受体到嗅觉胺探测器的进化转变，为TAARs和TARLs在功能上的区别和融合提供了证据。
东南大学生命科学与技术学院博士生郭玲娜、上海交通大学医学院本科生戴文轩和南京大学医学院博士生徐峥嵘为本文共同第一作者。上海交通大学医学院李乾研究员和东南大学命科科学与技术学院柴人杰教授为本文通讯作者。