嗅觉受体在嗅觉神经元细胞膜表面识别气味分子,继而激活下游信号通路被视作哺乳动物产生嗅觉感知的第一步。实现嗅觉受体的功能性表达需要经过多个步骤,包括受体蛋白在内质网折叠后输出,输出高尔基体后经由运输囊泡,再最终定位在细胞膜表面,并对相应配体的产生功能性反应,上述每一步都对嗅觉受体正常发挥功能至关重要。目前在体外对于嗅觉受体的脱孤主要依赖于非嗅觉组织来源的异源细胞,然而,在异源细胞系中表达的嗅觉受体通常会滞留在内质网以致于不能到达细胞膜表面,导致嗅觉受体功能丧失。研究发现在异源细胞系中表达嗅觉受体的辅助蛋白（receptor transporting protein;RTP）RTP1S与RTP2,可以促进大部分嗅觉受体在细胞膜表面的功能性表达。进一步通过对RTP1S蛋白的结构功能学解析,我们发现RTP1S是通过多元化、多步骤的方式帮助嗅觉受体克服从合成至膜上作用过程中的一系列阻碍。迄今为止,鲜有研究关注到同样在嗅觉神经元中有特异性高表达的辅助蛋白RTP2的具体功能,以及嗅觉神经元中共表达同一家族的两种辅助蛋白的功能意义。本课题主要围绕这两个问题,借助嗅觉受体的异源表达细胞系—HEK293T细胞,试解析RTP1S与RTP2在辅助嗅觉受体功能性表达的各个环节中的功能差异。我们首先对比了51组已知的受体-配体反应对分别在不同的RTP蛋白的辅助作用下的反应。在其中34组反应中,不同于RTP1S能够明显增强嗅觉受体对气味配体反应强度的功能,RTP2对这些反应仅有少量甚至不起促进作用,而有意思的是,当RTP1S与RTP2共同参与辅助这些嗅觉受体时,受体对配体的反应强度反而不及RTP1S单独辅助作用时的效应,提示RTP2对RTP1S的功能具有抑制效应,并且,相比于RTP1S,RTP2限制了能够引起这些嗅觉受体活化反应的配体的数量;而在另外的17组反应中,RTP1S与RTP2均能够明显地提高嗅觉受体对相应配体的反应性,这些嗅觉受体与不同的RTP蛋白偶联没有影响它们对气味配体的选择性。此外,RTP1S与RTP2在共同辅助嗅觉受体的功能性反应时,两者之间总是具有hypo-addition的效应,进一步通过免疫共沉淀分析,我们发现嗅觉受体、RTP1S与RTP2三者之间存在相互作用关系。通过检测嗅觉受体与RTP蛋白在细胞膜表面和亚细胞的定位,我们发现与RTP1S辅助并伴随嗅觉受体定位到细胞膜表面的作用不同的是,与RTP2共表达的嗅觉受体以及RTP1S蛋白更多地被滞留在高尔基体中,提示在嗅觉受体从内质网运输到细胞膜表面的过程中,RTP1S与RTP2发挥了截然不同的作用。最后,我们检测到RTP2的变体蛋白—RTP2 isoform b在小鼠的嗅觉上皮组织中有少量表达。进一步功能学分析发现,RTP2 isoform b对嗅觉受体的功能性表达具有与RTP2类似的功能,但是当RTP2 isoform b与RTP1S共表达时,它们促进嗅觉受体对气味配体的反应性以及上膜表达的效应相比于RTP2与RTP1S共表达具有明显的优势。RTP1S与RTP2isoform b促进某些嗅觉受体对气味配体的反应性具有协同效应。本课题在之前对RTP1S的结构功能学分析的基础上,进一步明确了RTP1S与RTP2共同辅助嗅觉受体的过程中的功能差异与联系。总体来说,无论在促进嗅觉受体对配体的反应性还是帮助嗅觉受体上膜表达方面,RTP1S的辅助作用总是占主导地位。RTP2通过竞争性结合嗅觉受体与RTP1S,限制了后两者之间的相互作用,从而降低了嗅觉受体的活化水平和配体数量;RTP2对RTP1S促进嗅觉受体上膜表达的功能具有一定的抑制效应,可能是因为在嗅觉受体从内质网运输到细胞膜表面的过程中,RTP1S与RTP2扮演着不同的角色,相比于帮助嗅觉受体从高尔基体运输到细胞膜表面,RTP2主要负责把嗅觉受体从内质网运输到高尔基体。以上研究结果提示,作为嗅觉受体的分子伴侣,RTP1S与RTP2在辅助嗅觉受体功能性表达的过程中功能机制有所不同,这一发现有助于我们理解体内共表达的两种RTP蛋白与嗅觉受体之间的作用机制以及功能意义,进一步揭开嗅觉受体工作机制的神秘面纱。此外,我们推测共表达RTP1S与RTP2 isoform b能够优化嗅觉受体的异源表达体系,从而更高效地开展嗅觉受体与气味配体对应关系的研究。