《PNAS》视蛋白3在调节食物摄入和能量平衡中的关键作用

科学家们多年前就发现，下丘脑——这个负责调节体温、饥饿感、性欲和睡眠等功能的脑区——包含表达OPN3蛋白的神经元。然而，这种光感应蛋白在大脑深处的具体作用一直不甚清楚。

一项发表在《PNAS》上的研究揭示，OPN3在调节食物摄入方面发挥着重要作用。研究结果表明，非视觉视蛋白受体OPN3通过黑素皮质素4受体（MC4R）调节食物摄入，这对于维持能量平衡和控制摄食行为至关重要。这一发现尤为有趣，因为MC4R的功能丧失性突变是人类肥胖的已知遗传原因之一。

“我们的研究首次揭示了OPN3在大脑中发挥作用的细胞机制。”布朗大学卡尼脑科学研究所的医学教授Elena Oancea表示。

该研究由Hala Haddad领导，她在布朗大学攻读博士学位期间完成了这项工作，并在之后成为博士后研究助理。资深作者包括Oancea和辛辛那提儿童医院视觉系统小组主任Richard Lang。研究团队报告称，OPN3与MC4R和Kir7.1钾通道共同作用，调节特定的细胞信号通路以及控制能量平衡的关键区域的神经元活动。值得注意的是，当小鼠在下丘脑的这一区域缺乏OPN3时，它们的进食量显著减少，且活动水平也降低。

“我们非常兴奋，因为这是首次揭示OPN3在大脑中的细胞机制。”Oancea说。

近十年来，OPN3一直是Oancea实验室的研究重点。研究团队发现OPN3存在于黑色素细胞中，并在色素沉着中发挥作用。他们还开发了一个小鼠模型，用于确定这种蛋白在大脑中的特定表达区域。与此同时，Lang实验室的研究人员也在研究脂肪组织和大脑中的OPN3，主要利用小鼠遗传学工具。两个团队在2020年左右开始合作。

尽管这些发现为OPN3的功能提供了重要见解，但研究人员表示，仍需进一步研究以确定这种机制是否也在人脑中以类似的方式发挥作用。

“虽然我们明确了OPN3在下丘脑的作用机制，但这种受体在大脑其他区域的功能仍然难以捉摸。”Oancea说，“OPN3在不同领域的功能必须有一个共同的范例，我们仍在寻找。”

此外，“目前的分析还不能确定OPN3是否能在小鼠大脑中作为光传感器发挥作用。”Lang说，“这仍将是未来研究的方向。”

Oancea指出，饮食行为和体重的调节极其复杂，需要更广泛地了解相关细胞过程才能解决这些问题。