1

ludzie mają około 400 różnych typów wyspecjalizowanych czujników, znanych jako węchowe białka receptorowe, które w jakiś sposób współpracują ze sobą w celu wykrycia wielu różnych zapachów.

„zrozumienie, w jaki sposób ten ogromny wachlarz receptorów koduje zapachy, jest trudnym zadaniem”, mówi główny autor badania Joel Mainland, PhD, biolog molekularny w Monell. „Wzorzec aktywacji tych 400 receptorów koduje zarówno intensywność zapachu, jak i jakość-na przykład, czy pachnie wanilią czy dymem-dla dziesiątek tysięcy różnych zapachów, które reprezentują wszystko, co czujemy. W tej chwili nikt nie wie, jak wzorce aktywności przekładają się na sygnał, który nasz mózg rejestruje jako zapach.”

dodając do złożoności problemu, podstawowa sekwencja aminokwasów może się nieznacznie różnić dla każdego z 400 białek receptorowych, co daje jeden lub więcej wariantów dla każdego z receptorów. Każdy wariant receptora reaguje na zapachy w nieco inny sposób, a warianty są rozprowadzane wśród osób, tak że prawie każdy ma unikalną kombinację receptorów węchowych.

aby lepiej zrozumieć zakres zmian receptorów węchowych i jak to wpływa na postrzeganie ludzkiego zapachu, Mainland i jego współpracownicy zastosowali kombinację testów o wysokiej przepustowości do pomiaru, jak pojedyncze receptory i indywidualni ludzie reagują na zapachy. Wyniki, opublikowane w Nature Neuroscience, stanowią krytyczny krok w kierunku zrozumienia, w jaki sposób receptory węchowe kodują intensywność, przyjemność i jakość cząsteczek zapachowych.

naukowcy po raz pierwszy sklonowali 511 znanych wariantów ludzkich receptorów węchowych i umieścili je w komórkach gospodarza, które są łatwe do wzrostu w laboratorium. Następnym krokiem było zmierzenie, czy każdy wariant receptora zareagował na panel 73 różnych cząsteczek zapachowych. W procesie tym zidentyfikowano 28 wariantów receptorów, które reagowały na co najmniej jedną z cząsteczek zapachu.

następnie badacze zbadali DNA 16 genów receptorów węchowych, odkrywając znaczne różnice w genach dla dyskretnych receptorów.

wykorzystując wyrafinowane modelowanie matematyczne do ekstrapolacji na podstawie tych wyników, Mainland przewiduje, że receptory węchowe dowolnych dwóch osób różnią się o około 30 procent. Oznacza to, że dla dowolnych dwóch losowo wybranych osób, około 140 z ich 400 receptorów węchowych różni się w jaki sposób reagują na cząsteczki zapachowe.

aby zrozumieć, w jaki sposób zmienność pojedynczego receptora węchowego wpływa na percepcję zapachu, naukowcy badali reakcje na zapachy u osób o różnych wariantach receptora znanego jako OR10G4. Odkryli, że zmiany w receptorze OR10G4 były związane z tym, jak ludzie postrzegają intensywność i przyjemność gwajakolu, cząsteczki, która często jest opisywana jako mająca cechę „dymną”.

idąc dalej, aktualne badania dotyczą repertuaru receptorów węchowych setek osób z tym, jak ci ludzie reagują na zapachy. Dane pozwolą badaczom zidentyfikować dodatkowe przykłady tego, jak zmiany w poszczególnych receptorach wpływają na percepcję węchową.

„długoterminowym celem jest ustalenie, w jaki sposób receptory kodują cząsteczki zapachu na tyle dobrze, że możemy stworzyć dowolny zapach, który chcemy, manipulując bezpośrednio receptorami”, powiedział Mainland. „Zasadniczo pozwoliłoby to nam na „digitalizację” węchu.”