味觉是人体重要的生理感觉之一，并很大程度上决定了我们的饮食习惯。味觉的感受主要由味蕾上的味觉细胞所介导并涉及到一系列的复杂的信号传导过程。TRPM5是一个分布于II型味觉细胞中的电压敏感型离子通道。早期研究证实TRPM5对甜味，苦味以及鲜味的感受起到了关键作用。此外，近期研究也表明TRPM5参与调控胰岛素的分泌。虽然TRPM5的开关主要由细胞质中的钙离子浓度所控制，但是这一过程的分子机制仍不明朗。

在本研究中，作者首先利用冷冻电镜技术解析了TRPM5在无钙离子和有钙离子环境下的结构，分辨率达到2.3Å。通过比较发现，TRPM5具有两处钙离子结合位点，一处位于跨膜结构域，另一处位于胞质结构域。进一步的电生理实验表明，位于跨膜结构域的钙离子结合位点对TRPM5的活性有至关重要的作用，而位于胞质结构域的钙离子结合位点则调控TRPM5通道的电压依赖性。两个钙离子的同时结合导致了蛋白质的构象发生变化，使得跨膜区域的离子通道能够开放。

N′-(3,4-dimethoxybenzylidene)-2-(naphthalen-1-yl)acetohydrazide (NDNA)是一个TRPM5特异的抑制剂，其半抑制浓度在纳摩尔区间(2.4nM)。为了了解该抑制剂的工作机理，研究者还解析了一个TRPM5与NDNA结合的高分辨率结构。NDNA结合在TRPM5跨膜区域中，并阻断了钙离子结合位点和离子通道的构象异变，从而使得TRPM5的活性被抑制。后续的突变体实验进一步证实了NDNA结合位点的关键作用。

综上，该研究首次解析了电压依赖型TRPM家族离子通道的开放结构，并解释了其门控的分子机理。该研究也发现了一个新型高效的小分子拮抗剂的结合位点，并对未来研究TRPM5在组织中的功能提供了一个有效工具。

范安德堡研究所的阮铮博士，博士生Emery Haley以及研究科学家Ian J. Orozco博士为本文的共同第一作者，杜鹃博士和吕伟博士为文章的共同通讯作者。武田药品公司的Mark Sabat博士，Richard Myers博士，以及范安德堡研究所的Rebecca Roth为本研究做出了突出贡献。研究收到了美国卫生研究院，美国心脏研究协会等项目的联合资助。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41594-021-00607-4