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Gli esseri umani hanno circa 400 diversi tipi di sensori specializzati, noti come proteine del recettore olfattivo, che in qualche modo lavorano insieme per rilevare una grande varietà di odori.

“Capire come questa vasta gamma di recettori codifica gli odori è un compito impegnativo”, afferma l’autore principale dello studio Joel Mainland, PhD, un biologo molecolare di Monell. “Il modello di attivazione di questi recettori 400 codifica sia l’intensità di un odore che la qualità for ad esempio, se odora di vaniglia o fumo for per le decine di migliaia di odori diversi che rappresentano tutto ciò che odoriamo. In questo momento, nessuno sa come i modelli di attività sono tradotti in un segnale che il nostro cervello registra come l’odore.”

Aggiungendo alla complessità del problema, la sequenza aminoacidica sottostante può variare leggermente per ciascuna delle 400 proteine del recettore, risultando in una o più varianti per ciascuno dei recettori. Ogni variante del recettore risponde agli odori in modo leggermente diverso e le varianti sono distribuite tra gli individui in modo tale che quasi tutti hanno una combinazione unica di recettori olfattivi.

Per ottenere una migliore comprensione dell’entità della variazione dei recettori olfattivi e di come ciò influenzi la percezione degli odori umani, Mainland e i suoi collaboratori hanno utilizzato una combinazione di saggi ad alto rendimento per misurare come i singoli recettori e i singoli esseri umani rispondono agli odori. I risultati, pubblicati su Nature Neuroscience, forniscono un passo critico verso la comprensione di come i recettori olfattivi codificano l’intensità, la piacevolezza e la qualità delle molecole degli odori.

I ricercatori hanno clonato per la prima volta 511 varianti note di recettori olfattivi umani e le hanno incorporate in cellule ospiti facili da coltivare in laboratorio. Il passo successivo è stato quello di misurare se ogni variante del recettore ha risposto a un pannello di 73 diverse molecole di odore. Questo processo ha identificato 28 varianti del recettore che hanno risposto ad almeno una delle molecole di odore.

Abbattendo, i ricercatori hanno successivamente esaminato il DNA di 16 geni del recettore olfattivo, scoprendo una notevole variazione all’interno dei geni per i recettori discreti.

Utilizzando sofisticati modelli matematici per estrapolare da questi risultati, Mainland prevede che i recettori olfattivi di due individui differiscono di circa il 30%. Ciò significa che per due individui scelti a caso, circa 140 dei loro 400 recettori olfattivi differiranno nel modo in cui rispondono alle molecole di odore.

Per capire come la variazione in un singolo recettore olfattivo influisce sulla percezione degli odori, i ricercatori hanno studiato le risposte agli odori in individui con diverse varianti di un recettore noto come OR10G4. Hanno scoperto che le variazioni nel recettore OR10G4 erano correlate a come le persone percepiscono l’intensità e la piacevolezza del guaiacolo, una molecola che spesso viene descritta come avente una caratteristica “fumosa”.

Andando avanti, uno studio attuale sta mettendo in relazione il repertorio dei recettori olfattivi di centinaia di persone con il modo in cui queste persone rispondono agli odori. I dati consentiranno ai ricercatori di identificare ulteriori esempi di come i cambiamenti nei singoli recettori influenzano la percezione olfattiva.

“L’obiettivo a lungo termine è capire come i recettori codificano le molecole di odore abbastanza bene da poter effettivamente creare qualsiasi odore che vogliamo manipolando direttamente i recettori”, ha detto Mainland. “In sostanza, questo ci permetterebbe di’ digitalizzare ‘ l’olfatto.”