嗅觉对动物而言是一种重要的生理感觉，在动物寻找食物、躲避天敌、求偶及母婴行为等生命活动中发挥至关重要的作用。嗅觉受体被认为是嗅觉系统检测和辨别气味化合物的分子基础，痕量胺相关受体（TAARs）是嗅觉最大的亚系统——主要嗅上皮（MOE）中的第二大类嗅觉受体。
　　TAARs是一类G蛋白偶联受体（GPCRs），在脊椎动物中保守。TAARs在进化上与气味受体（ORs）关系较远，而与生物胺受体如多巴胺受体、肾上腺素受体等具有同源性。大多数哺乳动物的TAARs含有生物胺受体中高度保守的第三跨膜区天冬氨酸（D3.32），能与氨基形成盐桥从而识别胺类。一些硬骨鱼的TAARs失去了D3.32，但保留了第五跨膜区的天冬氨酸（D5.42）识别胺类。目前已鉴定了包括人类、小鼠、大鼠和斑马鱼等物种的部分TAARs的配体，如异戊胺、三甲胺和苯乙胺等，其中一些配体存在于动物天然的产物如尿液中，并且能够引起动物本能的行为。因此，TAARs作为一类嗅觉受体，在动物的社会交流中发挥重要作用。然而，大部分TAARs为“孤儿”受体，其配体仍然未知，TAARs与其配体结合的分子机制也很少研究。
　　TAARs的进化过程也可能反应了动物在社会交往中的化学交流的变化。之前的研究表明，所有TAARs可被分为3类分支，包括Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类，然而，目前各分支TAARs的进化起源仍不明确。此外，七鳃鳗中存在一类TAAR类似基因，因其缺乏TAAR保守的基序被称为TAAR like（TARLs），这些七鳃鳗TARLs的功能仍不清楚。
　　因此，在本研究中，对不同物种的TAARs进行“脱孤”，鉴定其识别胺类分子的结构基础，并对TAARs及TARLs的进化起源进行深入探讨。对包括硬骨鱼、爬行类和哺乳类在内的11个物种的125个TAARs进行了配体筛选，完成了21个TAARs的脱孤，并通过多序列比对和点突变分析发现第五跨膜区5.39位上的氨基酸在TAAR4识别苯乙胺和TAAR5识别三甲胺中发挥重要作用。此外，通过对228个种属的2737个TAARs、TARLs及生物胺受体进行系统发育树分析，发现TAARs可以分为CladeⅠa、CladeⅠb、CladeⅡ和CladeⅢ四个分支。鲨鱼TAARS1是与CladeⅠa共同祖先最接近的TAAR受体，腔棘鱼TAARC1是与CladeⅠb共同祖先最接近的受体，TAARC2是最接近CladeⅡ共同祖先的TAAR受体，在CladeⅢ的TAAR中，TAAR13受体家族是最接近其共同祖先的TAAR受体。此外，发现TARLs与4型5-羟色胺受体（5-Htr4）形成单独的分支，对TARLs功能分析表明，七鳃鳗TARLs同其他物种嗅觉TAARs一样，识别挥发性小分子胺类，硬骨鱼TARLs具有类似TAAR1的配体图谱，表明TARLs也是检测胺类的化学感受器。
　　综上所述，我们的研究鉴定了多个物种的孤儿TAARs配体并分析了其结合配体的分子机制，鉴定了各个分支TAARs的进化起源。此外，发现TAAR类似基因TARLs，在进化上不同于TAARs，但也具有化学感受器的功能。我们的研究丰富了对TAAR嗅觉子系统的见解。