Один рецептор — один запах. Швейцарские учёные поставили под сомнение нобелевскую теорию обоняния
NewsMakerОказалось, что некоторые ароматы требуют лишь одного точного совпадения — как ключ к замку.
У человека около 400 обонятельных рецепторов, однако учёным до сих пор удавалось определить «пары» — то есть конкретные молекулы, с которыми взаимодействует каждый из рецепторов, — лишь для небольшой их части. На сегодняшний день известно всего 71 надёжно подтверждённое взаимодействие «рецептор-лиганд», и даже эти результаты часто показывают низкую чувствительность в экспериментах. Проблема во многом связана с тем, что в лабораторных условиях обонятельные рецепторы плохо проявляют активность, и это мешает исследователям понять, как именно мозг распознаёт запахи.
В 2004 году в этой области произошёл прорыв: была предложена получившая Нобелевскую премию гипотеза «комбинационной модели». Согласно ей, один запах формируется за счёт одновременной работы нескольких разных рецепторов. Но новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, ставит под сомнение универсальность этой модели.
Учёные из Швейцарии нашли способ значительно повысить чувствительность экспериментов: они модифицировали C-концевые домены обонятельных рецепторов, благодаря чему те стали лучше работать на поверхности клеток. Это позволило команде протестировать реакцию множества рецепторов на различные ароматы — амбру, розу, ваниль, «пробковое вино» и другие. Такой подход помог «де-осиротить» ряд рецепторов, то есть впервые определить, какие именно молекулы активируют их.
Главный результат — чувствительность новой методики оказалась примерно в сто раз выше, чем у всех предыдущих исследований. Если ранее средняя концентрация вещества, вызывавшая реакцию рецептора, составляла около 10⁻⁴ моль, то теперь она снизилась до 1,6 × 10⁻⁶ моль.
Оказалось, что в некоторых случаях восприятие характерного запаха определяется не комбинацией множества рецепторов, а одним-единственным. Например, аромат древесины (Arborone) в основном активирует рецептор OR7A17, и этого достаточно, чтобы человек ощущал запах дерева. Аналогичные зависимости выявлены и для других веществ: OR2M2, OR2A25 и OR10G3 реагируют на разные химические соединения, но вызывают схожие запаховые образы — «грейпфрутовый», «розовый» и «ванильный» соответственно.
Авторы делают вывод, что для «подписьных» ароматов, вроде мускуса, древесины или ванили, восприятие человека может быть не столько комбинированным, сколько «фармакологическим» — когда конкретная молекула взаимодействует с одним доминирующим рецептором, формируя чёткий запах.
Учёные отмечают, что методику ещё предстоит улучшить, поскольку даже повышенная чувствительность в лаборатории не всегда отражает реальную работу человеческого обоняния. Однако более точное понимание связей между рецепторами и молекулами может в будущем помочь создавать технологии для обнаружения испорченной пищи, загрязнений или опасных веществ в окружающей среде.
У человека около 400 обонятельных рецепторов, однако учёным до сих пор удавалось определить «пары» — то есть конкретные молекулы, с которыми взаимодействует каждый из рецепторов, — лишь для небольшой их части. На сегодняшний день известно всего 71 надёжно подтверждённое взаимодействие «рецептор-лиганд», и даже эти результаты часто показывают низкую чувствительность в экспериментах. Проблема во многом связана с тем, что в лабораторных условиях обонятельные рецепторы плохо проявляют активность, и это мешает исследователям понять, как именно мозг распознаёт запахи.
В 2004 году в этой области произошёл прорыв: была предложена получившая Нобелевскую премию гипотеза «комбинационной модели». Согласно ей, один запах формируется за счёт одновременной работы нескольких разных рецепторов. Но новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, ставит под сомнение универсальность этой модели.
Учёные из Швейцарии нашли способ значительно повысить чувствительность экспериментов: они модифицировали C-концевые домены обонятельных рецепторов, благодаря чему те стали лучше работать на поверхности клеток. Это позволило команде протестировать реакцию множества рецепторов на различные ароматы — амбру, розу, ваниль, «пробковое вино» и другие. Такой подход помог «де-осиротить» ряд рецепторов, то есть впервые определить, какие именно молекулы активируют их.
Главный результат — чувствительность новой методики оказалась примерно в сто раз выше, чем у всех предыдущих исследований. Если ранее средняя концентрация вещества, вызывавшая реакцию рецептора, составляла около 10⁻⁴ моль, то теперь она снизилась до 1,6 × 10⁻⁶ моль.
Оказалось, что в некоторых случаях восприятие характерного запаха определяется не комбинацией множества рецепторов, а одним-единственным. Например, аромат древесины (Arborone) в основном активирует рецептор OR7A17, и этого достаточно, чтобы человек ощущал запах дерева. Аналогичные зависимости выявлены и для других веществ: OR2M2, OR2A25 и OR10G3 реагируют на разные химические соединения, но вызывают схожие запаховые образы — «грейпфрутовый», «розовый» и «ванильный» соответственно.
Авторы делают вывод, что для «подписьных» ароматов, вроде мускуса, древесины или ванили, восприятие человека может быть не столько комбинированным, сколько «фармакологическим» — когда конкретная молекула взаимодействует с одним доминирующим рецептором, формируя чёткий запах.
Учёные отмечают, что методику ещё предстоит улучшить, поскольку даже повышенная чувствительность в лаборатории не всегда отражает реальную работу человеческого обоняния. Однако более точное понимание связей между рецепторами и молекулами может в будущем помочь создавать технологии для обнаружения испорченной пищи, загрязнений или опасных веществ в окружающей среде.