1

mensen hebben ongeveer 400 verschillende soorten gespecialiseerde sensoren, bekend als olfactorische receptoreiwitten, die op de een of andere manier samenwerken om een grote verscheidenheid aan geuren te detecteren.

“begrijpen hoe dit enorme scala aan receptoren geuren codeert is een uitdagende taak”, zegt onderzoek hoofdauteur Joel Mainland, PhD, een moleculair bioloog bij Monell. “Het activeringspatroon van deze 400 receptoren codeert zowel de intensiteit van een geur als de kwaliteit-bijvoorbeeld, of het nu naar vanille of rook ruikt-voor de tienduizenden verschillende geuren die alles vertegenwoordigen wat we ruiken. Op dit moment weet niemand hoe de activiteitspatronen worden vertaald in een signaal dat ons brein registreert als de geur.”

de onderliggende aminozuurvolgorde kan voor elk van de 400 receptoreiwitten licht variëren, wat resulteert in een of meer varianten voor elke receptor. Elke receptorvariant reageert op geuren op een iets andere manier en de varianten worden verdeeld over individuen zodanig dat bijna iedereen een unieke combinatie van olfactorische receptoren heeft.

om een beter inzicht te krijgen in de mate van olfactorische receptorvariatie en hoe dit de waarneming van de menselijke geur beïnvloedt, gebruikten Mainland en zijn medewerkers een combinatie van high-throughput assays om te meten hoe afzonderlijke receptoren en individuele mensen reageren op geuren. De resultaten, gepubliceerd in Nature Neuroscience, bieden een kritische stap naar het begrijpen van hoe olfactorische receptoren coderen de intensiteit, aangenaamheid en kwaliteit van geurmoleculen.

de onderzoekers kloonden eerst 511 bekende varianten van menselijke olfactorische receptoren en embedden deze in gastheercellen die gemakkelijk te kweken zijn in het laboratorium. De volgende stap was om te meten of elke receptorvariant reageerde op een paneel van 73 verschillende geurmoleculen. Dit proces identificeerde 28 receptorvarianten die op minstens één van de geurmolecules reageerden.de onderzoekers onderzochten vervolgens het DNA van 16 olfactorische receptorgenen en ontdekten een aanzienlijke variatie binnen de genen voor discrete receptoren.

met behulp van geavanceerde wiskundige modellering om deze resultaten te extrapoleren, voorspelt Mainland dat de olfactorische receptoren van elke twee individuen ongeveer 30 procent verschillen. Dit betekent dat voor om het even welke twee willekeurig gekozen individuen, ongeveer 140 van hun 400 olfactorische receptoren zullen verschillen in hoe zij aan geurmolecules reageren.

om te begrijpen hoe variatie in een enkele reukreceptor de geurperceptie beïnvloedt, bestudeerden de onderzoekers reacties op geuren bij individuen met verschillende varianten van een receptor die bekend staat als OR10G4. Ze vonden dat variaties in de or10g4-receptor gerelateerd waren aan hoe mensen de intensiteit en aangenaamheid van guaiacol waarnemen, een molecuul dat vaak wordt beschreven als een ‘rokerig’ kenmerk.

in de toekomst relateert een huidige studie het reukreceptorrepertoire van honderden mensen aan hoe die mensen reageren op geuren. De gegevens zullen de onderzoekers in staat stellen om aanvullende voorbeelden te identificeren van hoe veranderingen in individuele receptoren de reukwaarneming beïnvloeden.

” Het doel op lange termijn is om erachter te komen hoe de receptoren geurmoleculen goed genoeg coderen dat we daadwerkelijk elke geur kunnen creëren die we willen door de receptoren direct te manipuleren, ” zei Mainland. “In essentie zou dit ons in staat stellen om olfaction te ‘digitaliseren’.”