Искусственные рецепторы раскрывают механизм распознавания запахов

Исследователи из Университета Дьюка, Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Исследовательского института Бекмана создали искусственные обонятельные рецепторы (OR), чтобы изучить молекулярные основы различения запахов.

Позвоночные воспринимают запахи через G-белковые обонятельные рецепторы. У человека около 400 таких рецепторов. Семейство OR делится на два основных класса:

• Класс I настроен на карбоновые кислоты (запахи уксуса, испорченного молока, пота, некоторых сыров, животных жиров и масел).
• Класс II реагирует на широкий спектр одорантов и составляет основу человеческого обоняния.

Изучение того, как эти рецепторы взаимодействуют с одорантами in vivo, было сложной задачей из-за трудностей визуализации.

В исследовании, опубликованном в Nature, учёные использовали искусственные OR, созданные по стратегии консенсусного белкового дизайна. Эти рецепторы были смоделированы на основе 17 основных субсемейств человеческих OR.

Методология:

1. Создали синтетическую ДНК с инструкциями для производства искусственных рецепторов.
2. Внедрили эту ДНК в векторы и ввели их в человеческие клетки, выращенные in vitro, которые стали "фабриками" по производству белков OR.
3. Для проверки активности рецепторов использовали анализ накопления цАМФ (cAMP). Этот анализ измеряет производство циклического АМФ — молекулы, участвующей в передаче сигнала. Люминесцентный ответ становится слабее при активации рецептора, что даёт визуальное подтверждение и количественную меру активации.

Сравнивая ответы искусственных OR на различные одоранты, исследователи выявили различные режимы связывания одорантов и механизмы активации у рецепторов класса I и класса II.

Этот новый подход преодолевает главное препятствие в изучении молекулярного распознавания одорантов суперсемейством OR и значительно продвинет будущие исследования обонятельной системы.