Quelque chose à sentir: Les récepteurs conçus en laboratoire illuminent la détection des odeurs

3 novembre 2024 rapport

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par Justin Jackson, Phys.org

Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université Duke, l'Université de Californie à San Francisco et l'Institut de recherche Beckman de la Ville de l'Espoir a conçu des récepteurs olfactifs pour révéler la base moléculaire de la discrimination des odeurs.

Les animaux vertébrés perçoivent les odeurs à travers les récepteurs olfactifs couplés à la protéine G (OR). Les humains possèdent environ 400 de ces récepteurs, qui nous permettent de distinguer les bonnes et les mauvaises odeurs que nous rencontrons.

La famille des OR comprend deux classes principales. Les OR de classe I sont accordés aux acides carboxyliques, capturant les odeurs de vinaigre, de lait avarié, de sueur, de certains fromages, de graisses animales et de certaines huiles de cuisson. Les OR de classe II répondent à une grande variété d'odeurs et représentent la majeure partie du sens de l'odorat humain.

Comprendre comment le système olfactif détecte et distingue les odeurs aux propriétés physico-chimiques diverses reste un défi en raison de la difficulté de visualiser ces sites récepteurs naturels en action.

Observer les OR interagir dans un nez humain est hors de portée de la technologie de laboratoire actuelle. Heureusement, les chercheurs ont découvert que recréer les OR dans un environnement de laboratoire synthétique est quelque chose que la science peut faire.

Dans l'étude intitulée "Les récepteurs olfactifs conçus éclairent la base de la discrimination olfactive", publiée dans Nature, les chercheurs ont utilisé des OR conçus à l'aide d'une stratégie de conception de protéines consensuelle pour découvrir les propriétés moléculaires des interactions odorantes avec les OR.

Les OR conçus ont été génétiquement modélisés d'après les 17 principales sous-familles des OR humains, fournissant des modèles pour les OR natifs individuels avec une similitude de séquence et de structure élevée.

Une fois les OR conçus, l'équipe a créé des instructions génétiques personnalisées (ADN synthétique) pour produire ces récepteurs synthétiques. L'ADN synthétique a ensuite été inséré dans des vecteurs, de petites molécules d'ADN circulaires capables de se répliquer indépendamment dans une cellule hôte.

Ces vecteurs ont été introduits dans des cellules humaines cultivées en laboratoire, utilisant les cellules comme de petites usines transformant les instructions génétiques en protéines OR conçues.

Les chercheurs ont réalisé des dosages d'accumulation de cAMP pour tester l'activité des OR conçus en réponse à des odeurs spécifiques. Ce dosage mesure la production d'AMP cyclique (cAMP), une molécule impliquée dans la transduction du signal.

Un dosage de cAMP utilise généralement une réponse de luminescence qui devient plus faible pendant l'activité du site de liaison, permettant aux chercheurs d'avoir une confirmation visuelle et fournissant une mesure quantitative de l'activation des récepteurs lorsque les odeurs interagissent avec les OR conçus.

En comparant les réponses des OR conçus à diverses odeurs, l'étude a révélé des modes distincts de liaison aux odeurs et de mécanismes d'activation entre les OR de classe I et de classe II.

La nouvelle approche de la méthode surmonte la plus grande barrière que les chercheurs ont rencontrée dans la découverte de la reconnaissance moléculaire des odeurs par la super-famille des OR. Cet effort fera progresser de manière significative la recherche future sur la manière dont le système olfactif détecte et distingue une large gamme d'odeurs.

Plus d'informations : Claire A. de March et al, Les récepteurs olfactifs conçus éclairent la base de la discrimination des odeurs, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-08126-0

Informations sur le journal : Nature

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