Något att lukta på: Labbanpassade receptorer belyser luktdetektion

3 november, 2024

rapport

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och riktlinjer. Redaktörerna har framhävt följande egenskaper samtidigt som de säkerställt innehållets trovärdighet:

faktagranskad

peer-reviewed publicering

pålitlig källa

korrekturläst

av Justin Jackson, Phys.org

Ett forskarteam lett av Duke University, University of California San Francisco och Beckman Research Institute of the City of Hope har manipulerat luktreceptorerna för att avslöja den molekylära grunden för luktdiskriminering.

Ryggradsdjur uppfattar dofter genom G-proteinkopplade luktreceptorer (ORs). Människor har cirka 400 sådana receptorer, vilket gör det möjligt för oss att skilja mellan goda och dåliga dofter som vi stöter på.

OR-familjen består av två huvudklasser. Klass I ORs är inställda på karboxylsyror, fångar dofter av vinäger, sur mjölk, svett, vissa ostar, animaliska fetter och vissa matoljor. Klass II ORs reagerar på en stor variation av doftämnen och representerar ​​den största delen av människans luktsinne.

Att förstå hur luktsystemet detekterar och särskiljer doftämnen med olika fysikaliska och kemiska egenskaper förblir en utmaning på grund av svårigheten att visualisera dessa naturliga receptorns platser i aktion.

Att observera ORs som interagerar i en människans näsa är bortom räckhåll för dagens laboratorieteknik. Lyckligtvis upptäckte forskarna att återskapa ORs i en syntetisk laboratoriemiljö är något som vetenskapen kan göra.

I studien "Engineered odorant receptors illuminate the basis of odor discrimination", publicerad i Nature, använde forskarna konstruerade ORs utformade med hjälp av en konsensusproteindesignstrategi för att avslöja de molekylära egenskaperna hos doftinteraktioner med OR.

De konstruerade ORs var genetiskt modellerade efter de 17 största subfamiljerna av mänskliga ORs, vilket gav mallar för individuella nativa ORs med hög sekvens- och strukturlikhet.

När de hade designat de konstruerade ORs skapade teamet anpassade genetiska instruktioner (syntetiskt DNA) för att producera dessa syntetiska receptorer. Det syntetiska DNA:et sattes sedan in i vektorer, små cirkulära DNA-molekyler som kan replikera självständigt inom en värdcell.

Dessa vektorer introducerades i mänskliga celler som odlades i laboratoriet och använde cellerna som små fabriker som omvandlade de genetiska instruktionerna till konstruerade OR-proteiner.

Forskarna utförde cAMP-ackumulationsanalyser för att testa aktiviteten hos de konstruerade ORs som svar på specifika doftämnen. Denna analys mäter produktionen av cykliskt AMP (cAMP), en molekyl som är involverad i signaltransduktion.

En cAMP-analys använder vanligtvis en luminescerande respons som blir svagare under bindningsställets aktivitet, vilket ger forskarna en visuell bekräftelse och ger en kvantitativ mätning av receptoraktivering när doftämnen interagerar med de konstruerade ORs.

Genom att jämföra svaren hos de konstruerade ORs på olika doftämnen avslöjade studien distinkta metoder för doftbindning och aktiveringsmekanismer mellan klass I- och klass II-ORs.

Metodens nya tillvägagångssätt övervinner det största hindret som forskare har stött på när det gäller att avslöja det molekylära igenkännandet av doftämnen av OR-superfamiljen. Denna insats kommer kraftigt att främja framtida forskning om hur luktsystemet detekterar och särskiljer en bred variation av doftämnen.

Mer information: Claire A. de March et al, Engineered odorant receptors illuminate the basis of odour discrimination, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08126-0

Tidskriftsinformation: Natur

© 2024 Science X Network