Coś do wąchania: Laboratorium opracowało receptory do oświetlania wykrywania zapachów

3 listopada 2024 sprawozdanie

Ten artykuł został przejrzany zgodnie z procesem redakcyjnym i zasadami Science X. Redaktorzy podkreślili następujące cechy, dbając jednocześnie o wiarygodność treści:

zweryfikowane faktami

publikacja z recenzją naukową

godne zaufania źródło

skorygowane

przez Justina Jacksona, Phys.org

Zespół badaczy pod kierownictwem Uniwersytetu Duke, Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco oraz Instytutu Badawczego im. Beckmana w City of Hope opracował receptory zapachowe w celu odkrycia molekularnych podstaw rozróżniania zapachów.

Zwierzęta kręgowce postrzegają zapachy za pośrednictwem receptorów zapachowych sprzężonych z białkami G (OR). Ludzie posiadają około 400 takich receptorów, które pozwalają nam różnicować dobre od złych zapachów, z jakimi się spotykamy.

Rodzina OR składa się z dwóch głównych klas. Receptory klasy I są dostosowane do kwasów karboksylowych, reagując na zapachy octu, zsiadłego mleka, potu, niektórych serów, tłuszczów zwierzęcych oraz niektórych olejów kuchennych. Receptory klasy II reagują na szeroką gamę zapachów i dominują w rozpoznawaniu zapachów u człowieka.

Zrozumienie sposobu, w jaki układ węchowy wykrywa i rozróżnia zapachy o różnych właściwościach fizykochemicznych, pozostaje wyzwaniem z powodu trudności w wizualizacji tych naturalnych miejsc receptorów w działaniu.

Obserwowanie reakcji receptorów OR w ludzkim nosie wykracza poza możliwości obecnego sprzętu laboratoryjnego. Na szczęście badacze odkryli, że odtworzenie receptorów OR w syntetycznym środowisku laboratoryjnym jest możliwe dzięki nauce.

W badaniu „Zaprojektowane receptory zapachowe oświetlają podstawę rozróżniania zapachów”, opublikowanym w Nature, badacze wykorzystali zaprojektowane receptory OR stworzone przy użyciu strategii projektowania białka opartego na konsensusie, aby odkryć właściwości molekularne interakcji zapachowych z receptorami OR.

Receptory OR zostały genetycznie zaprojektowane na podstawie 17 głównych podrodzin ludzkich receptorów OR, dostarczając szablonów dla pojedynczych naturalnych receptorów OR o wysokiej podobieństwo sekwencji i struktury.

Po zaprojektowaniu receptorów OR zespół opracował spersonalizowane instrukcje genetyczne (syntetyczne DNA) do produkcji tych syntetycznych receptorów. Syntetyczne DNA zostało następnie wprowadzone do wektorów, małych okrężnych cząsteczek DNA, które mogą replikować się niezależnie wewnątrz komórki gospodarza.

Te wektory zostały wprowadzone do ludzkich komórek hodowanych w laboratorium, używając komórek jako małych fabryk, które zamieniały instrukcje genetyczne w białka zaprojektowanej receptory OR.

Badacze przeprowadzili testy akumulacji cAMP, aby sprawdzić aktywność zaprojektowanych receptorów OR w odpowiedzi na konkretne zapachy. Ten test mierzy produkcję cyklicznego AMP (cAMP), cząsteczki zaangażowanej w transdukcję sygnału.

Test cAMP zazwyczaj wykorzystuje reakcję luminescencji, która staje się przygaszona podczas aktywności miejsca wiązania, dostarczając badaczom wizualnego potwierdzenia i umożliwiając ilościową ocenę aktywacji receptora podczas interakcji zapachowych z zaprojektowanymi receptorami OR.

Porównując reakcje zaprojektowanych receptorów OR na różne zapachy, badanie ujawniło różne metody wiązania zapachów oraz mechanizmy aktywacji między receptorami klasy I a klasą II.

Nowatorskie podejście metody pokonuje główną barierę, z jaką badacze mieli do czynienia przy odkrywaniu molekularnego rozpoznawania zapachów przez nadrodzinę OR. To wysiłek znacząco przyspieszy przyszłe badania nad sposobem, w jaki układ węchowy wykrywa i rozróżnia szeroki zakres zapachów.

Więcej informacji: Claire A. de March et al, Zaprojektowane receptory zapachowe oświetlają podstawy rozróżniania zapachów, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08126-0

Informacje o czasopiśmie: Nature

© 2024 Science X Network