Qualcosa da annusare: i recettori ingegnerizzati in laboratorio illuminano la rilevazione degli odori
3 novembre 2024 rapporto
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di Justin Jackson, Phys.org
Un team di ricercatori guidato dall'Università di Duke, dall'Università della California San Francisco e dall'Istituto di Ricerca Beckman della Città della Speranza ha ingegnerizzato recettori di odori per rivelare la base molecolare della discriminazione degli odori.
Gli animali vertebrati percepiscono gli odori attraverso recettori di odori accoppiati alla proteina G (OR). Gli esseri umani hanno circa 400 di questi recettori, che ci permettono di distinguere gli odori buoni da quelli cattivi che incontriamo.
La famiglia OR comprende due classi principali. Gli OR di classe I sono sintonizzati sugli acidi carbossilici, catturando odori di aceto, latte andato a male, sudore, certi formaggi, grassi animali e alcuni oli da cucina. Gli OR di classe II rispondono a una vasta gamma di odori e rappresentano la maggior parte del senso dell'olfatto umano.
Comprendere come il sistema olfattivo rilevi e distingua gli odori con diverse proprietà fisico-chimiche rimane una sfida a causa della difficoltà nel visualizzare questi siti recettoriali naturali in azione.
Osservare gli OR interagire in un naso umano è al di là della portata della tecnologia di laboratorio attuale. Per fortuna, i ricercatori hanno scoperto che ricreare gli OR in un ambiente di laboratorio sintetico è qualcosa che la scienza può fare.
Nello studio 'I recettori olfattivi ingegnerizzati illuminano la base della discriminazione degli odori', pubblicato su Nature, i ricercatori hanno utilizzato OR ingegnerizzati creati utilizzando una strategia di progettazione proteica di consenso per scoprire le proprietà molecolari delle interazioni degli odori con gli OR.
Gli OR ingegnerizzati sono stati modellati geneticamente sulle 17 principali subfamiglie di OR umani, fornendo modelli per singoli OR nativi con un'elevata sequenza e similarità strutturale.
Una volta progettati gli OR ingegnerizzati, il team ha creato istruzioni genetiche personalizzate (DNA sintetico) per produrre questi recettori sintetici. Il DNA sintetico è stato quindi inserito in vettori, piccole molecole circolari di DNA che possono replicarsi indipendentemente all'interno di una cellula ospite.
Questi vettori sono stati introdotti in cellule umane cresciute in laboratorio, utilizzando le cellule come piccole fabbriche che trasformavano le istruzioni genetiche in proteine OR ingegnerizzate.
I ricercatori hanno condotto saggi di accumulo di cAMP per testare l'attività degli OR ingegnerizzati in risposta a specifici odori. Questo saggio misura la produzione di AMP ciclico (cAMP), una molecola coinvolta nella trasduzione del segnale.
Un saggio di cAMP di solito utilizza una risposta di luminescenza che diventa più debole durante l'attività del sito di legame, fornendo ai ricercatori una conferma visiva e fornendo una misura quantitativa dell'attivazione dei recettori quando gli odori interagiscono con gli OR ingegnerizzati.
Confrontando le risposte degli OR ingegnerizzati a vari odori, lo studio ha rivelato distinti modi di legame agli odori e meccanismi di attivazione tra gli OR di classe I e di classe II.
Il nuovo approccio del metodo supera la maggiore barriera che i ricercatori hanno incontrato nel rivelare il riconoscimento molecolare degli odori da parte della super famiglia OR. Questo sforzo farà progredire notevolmente la ricerca futura su come il sistema olfattivo rilevi e distingua una vasta gamma di odori.
Maggiori informazioni: Claire A. de March et al, I recettori olfattivi ingegnerizzati illuminano la base della discriminazione degli odori, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08126-0
Informazioni sulla rivista: Nature
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