Iets om aan te ruiken: Lab-geproduceerde receptoren verlichten geur detectie
3 november 2024 rapport
Dit artikel is beoordeeld volgens het redactionele proces en de beleidslijnen van Science X. Redacteuren hebben de volgende kenmerken benadrukt terwijl ze de geloofwaardigheid van de inhoud waarborgen:
feitengecheckt
peer-reviewed publicatie
vertrouwde bron
gecontroleerd
door Justin Jackson, Phys.org
Een team van onderzoekers onder leiding van de Duke University, de University van California San Francisco en het Beckman Research Institute van de City of Hope hebben geur receptoren gecreëerd om de moleculaire basis van geur discriminatie te onthullen.
Wervelende dieren nemen geuren waar door G-eiwit gekoppelde geur receptoren (ORs). Mensen hebben ongeveer 400 van zulke receptoren, die ons in staat stellen om de goede van de slechte geuren te onderscheiden die we tegenkomen.
De OR-familie bestaat uit twee hoofdklassen. Class I ORs zijn afgestemd op carbonzuren en vangen geuren op van azijn, bedorven melk, zweet, bepaalde kazen, dierlijke vetten en sommige kookoliën. Class II ORs reageren op een grote verscheidenheid aan geuren en vertegenwoordigen het grootste deel van het menselijke reukvermogen.
Het begrijpen van hoe het reukorgaan geuren detecteert en onderscheidt met diverse fysisch-chemische eigenschappen blijft een uitdaging vanwege de moeilijkheid om deze natuurlijke receptoren in actie te visualiseren.
Het observeren van ORs die interactie hebben in een menselijke neus ligt buiten het bereik van de huidige laboratoriumtechnologie. Gelukkig ontdekten de onderzoekers dat het nabootsen van de ORs in een synthetische laboratoriumomgeving iets is wat de wetenschap kan doen.
In de studie 'Engineered odorant receptors illuminate the basis of odor discrimination', gepubliceerd in Nature, gebruikten onderzoekers ontworpen ORs gemaakt met behulp van een consensus proteïne design strategie om moleculaire eigenschappen van geurinteracties met OR te onthullen.
Ontworpen ORs waren genetisch gemodelleerd naar de 17 belangrijkste subfamilies van menselijke ORs, wat sjablonen opleverde voor individuele inheemse ORs met hoge sequentie- en structurele gelijkenis.
Nadat ze de ontworpen ORs hadden gemaakt, creëerde het team aangepaste genetische instructies (synthetisch DNA) om deze synthetische receptoren te produceren. Het synthetische DNA werd vervolgens ingebracht in vectoren, kleine circulaire DNA-moleculen die onafhankelijk kunnen repliceren binnen een gastheercel.
Deze vectoren werden geïntroduceerd in menselijke cellen die in het laboratorium waren gekweekt, waardoor de cellen als kleine fabrieken werden gebruikt die de genetische instructies omzetten in O-opgebouwde OR-eiwitten.
De onderzoekers voerden cAMP-accumulatie-assays uit om de activiteit van de ontworpen ORs te testen in reactie op specifieke geuren. Deze assay meet de productie van cyclisch AMP (cAMP), een molecuul dat betrokken is bij signaaltransductie.
Een cAMP-assay maakt doorgaans gebruik van een luminescente respons die minder fel wordt tijdens bindplaatsactiviteit, waardoor onderzoekers een visuele bevestiging krijgen en een kwantitatieve meting van receptoractivatie wanneer geuren interacteren met de ontworpen ORs.
Vergelijking van de reacties van de ontworpen ORs op verschillende geuren onthulde verschillende modi van geurbinding en activeringsmechanismen tussen class I en class II ORs.
De nieuwe benadering van de methode overwint de grootste barrière die onderzoekers hadden bij het onthullen van de moleculaire herkenning van geuren door de OR-superfamilie. Deze inspanning zal toekomstig onderzoek naar de manier waarop het reukvermogen een breed scala aan geuren detecteert en onderscheidt, aanzienlijk bevorderen.
Meer informatie: Claire A. de March et al, Engineered odorant receptors illuminate the basis of odour discrimination, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08126-0
Tijdschriftinformatie: Nature
© 2024 Science X Netwerk
