Algo para olfatear: Los receptores diseñados en laboratorio iluminan la detección de olores
3 de noviembre de 2024 reporte
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por Justin Jackson , Phys.org
Un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Duke, la Universidad de California, San Francisco, y el Instituto de Investigación Beckman de la Ciudad de la Esperanza ha diseñado receptores de odorantes para revelar la base molecular de la discriminación de olores.
Los animales vertebrados perciben olores a través de receptores de odorantes acoplados a proteínas G (ORs). Los seres humanos tienen alrededor de 400 receptores de este tipo, que nos permiten detectar los buenos olores de los malos olores que encontramos.
La familia OR comprende dos clases principales. Los ORs de Clase I están ajustados a ácidos carboxílicos, capturando olores a vinagre, leche agria, sudor, ciertos quesos, grasas animales y algunos aceites de cocina. Los ORs de Clase II responden a una amplia variedad de odorantes y representan la mayor parte del sentido del olfato humano.
Comprender cómo el sistema olfativo detecta y distingue olores con propiedades fisicoquímicas diversas sigue siendo un desafío debido a la dificultad para visualizar estos sitios receptores naturales en acción.
Observar ORs interactuando en una nariz humana está más allá del alcance de la tecnología de laboratorio actual. Afortunadamente, los investigadores descubrieron que recrear los ORs en un entorno de laboratorio sintético es algo que la ciencia puede hacer.
En el estudio, 'Los receptores de odorantes diseñados iluminan la base de la discriminación de olores', publicado en Nature, los investigadores utilizaron ORs diseñados utilizando una estrategia de diseño de proteínas de consenso para descubrir las propiedades moleculares de las interacciones de odorantes con los OR.
Los ORs diseñados se modelaron genéticamente según las 17 subfamilias principales de ORs humanos, proporcionando plantillas para ORs nativos individuales con alta similitud secuencial y estructural.
Una vez diseñaron los ORs diseñados, el equipo creó instrucciones genéticas personalizadas (ADN sintético) para producir estos receptores sintéticos. El ADN sintético se insertó luego en vectores, moléculas de ADN circulares pequeñas que pueden replicarse de forma independiente dentro de una célula huésped.
Estos vectores se introdujeron en células humanas cultivadas en laboratorio, utilizando las células como pequeñas fábricas que convirtieron las instrucciones genéticas en proteínas OR diseñadas.
Los investigadores realizaron ensayos de acumulación de cAMP para probar la actividad de los ORs diseñados en respuesta a odorantes específicos. Este ensayo mide la producción de AMP cíclico (cAMP), una molécula involucrada en la transducción de señales.
Un ensayo de cAMP típicamente utiliza una respuesta de luminiscencia que se vuelve más tenue durante la actividad del sitio de unión, brindando a los investigadores una confirmación visual y proporcionando una medida cuantitativa de la activación del receptor cuando los odorantes interactúan con los ORs diseñados.
Al comparar las respuestas de los ORs diseñados a varios odorantes, el estudio reveló modos distintos de unión de odorantes y mecanismos de activación entre los ORs de Clase I y Clase II.
El enfoque novedoso del método supera la mayor barrera que los investigadores han tenido para descubrir el reconocimiento molecular de los odorantes por la super familia de los ORs. Este esfuerzo avanzará enormemente en la investigación futura sobre cómo el sistema olfativo detecta y distingue una amplia gama de odorantes.
Más información: Claire A. de March et al, Los receptores de odorantes diseñados iluminan la base de la discriminación de olores, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08126-0
Información del diario: Nature
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