3月19日，Nature Communications在线刊发了武汉大学生命科学学院、病毒学国家重点实验室、泰康生命医学中心姚镜教授课题组的研究进展，论文题目为“Plant essential oil targets TRPV3 for skin renewal and structural mechanism of action”（天然精油激活TRPV3通道促进皮肤更新的作用机制）。武汉大学生命科学学院的博士研究生李阳和陆徐腾为本文的共同第一作者，程旭峰、夏克玉、胡俊彦、王培宇、庞培源、高博旻等同学也参与了该研究，姚镜教授为通讯作者。
芳香植物来源的天然精油在日常生活中应用广泛，涵盖芳香治疗、精油按摩和皮肤护理等领域。研究表明天然精油能够促进皮肤更新并维持其健康状态，但精油发挥效应的分子靶点及机制尚未明确。天然精油的主要生物活性成分是单萜类化合物，本研究选取了植物源精油中的活性成分香茅醛、柠檬醛、芳樟醇及可可醛等无环单萜类化合物，以小鼠为研究模型，通过涂抹其背部皮肤，免疫组化等实验结果发现这些化合物可通过促进角质形成细胞的增殖而显著提高小鼠表皮层厚度。表皮层的增厚通常是健康皮肤的特征，常见于年轻个体，随着年龄增长和细胞干性下降而逐渐变薄。
为揭示无环单萜类化合物作用于角质形成细胞的分子靶点，研究人员分离新生小鼠皮肤的原代角质细胞，发现无环单萜类化合物激活一种非选择性的阳离子通道，且诱发的电流具有TRPV3通道的敏化特征，推测该类天然活性物激活定位在角质细胞中的TRPV3通道。同时，在人源的角质化细胞系中也观察到了精油物质对细胞增殖的显著促进作用。进一步实验发现，TRPV3通道敲除后的小鼠角质形成细胞对无环单萜类化合物无响应，且涂抹皮肤后表皮厚度无显著变化，表明无环单萜类化合物通过激活TRPV3通道促进皮肤更新。
为进一步理解天然植物精油化合物激活TRPV3通道蛋白的分子机制，研究人员利用单颗粒冷冻电镜技术解析人源TRPV3与多个无环单萜类化合物复合体的三维结构，发现这些化合物结合在人源TRPV3通道跨膜结构域的疏水口袋。功能验证表明，无环单萜类化合物通过竞争性结合于该口袋，促使静息态通道蛋白中结合的内源性脂质分子解离，引起通道蛋白构象变化，导致通道开放。TRPV3通道开放介导的Ca2+内流激活EGFR信号通路，促进细胞生长因子释放，诱导角质细胞增殖，从而促进皮肤更新。
综上，本文明确了植物源无环单萜类化合物在皮肤中的分子靶点为TRPV3通道，揭示了其促进皮肤更新的分子机制，即通过激活TRPV3通道，引发一系列下游信号通路，促进皮肤细胞增殖和更新（如图）。此外，本研究还加深了对TRPV3通道的药理学调控和门控机制的理解，为基于结构的药物设计提供了新思路。
天然精油激活TRPV3通道促进皮肤更新的模式图
单颗粒冷冻电镜技术得到了中国科学技术大学的田长麟教授、孙德猛研究员，以及中国科学院武汉病毒研究所的邓增钦研究员的大力支持与帮助。此外，武汉大学生命科学学院的张竹珍教授、谢畅高级实验师和法国国家健康与医学研究院的李栋栋研究员也为该项研究的顺利进行提供了帮助。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基础研究基金等项目的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58033-9#Ack1
