Что доставляет обонятельные рецепторы к поверхности клетки: идентифицированы «почтовые индексы» для датчиков запахов

Учёные под руководством Дитмара Краутвуста из Института биологии пищевых систем Лейбница при Техническом университете Мюнхена впервые идентифицировали адресные коды в белках обонятельных рецепторов. Подобно почтовым индексам, эти коды обеспечивают доставку сенсорных белков изнутри клетки к её поверхности, где они начинают свою работу как детекторы одорантов. Новые данные могут способствовать разработке новых тест-систем для анализа профилей запахов пищи в высокопроизводительном процессе.

Гены примерно 400 типов человеческих обонятельных рецепторов были идентифицированы около 20 лет назад. Однако для примерно 80% этих сенсорных белков до сих пор неизвестно, на какие одоранты они реагируют. Это знание — важная предпосылка для разработки биологических «искусственных носов» для контроля качества пищи.

Клеточные тест-системы

Проблема в том, что в клеточных тест-системах обонятельные рецепторы часто «застревают» внутри тестовых клеток и почти не достигают их поверхности. Даже подходящему одоранту сложно связаться с достаточным количеством рецепторов, чтобы активировать клеточную функцию. Это затрудняет определение одорантов для отдельных типов рецепторов.

Чтобы ответить на фундаментальные вопросы о механизмах транспорта рецепторов, команда учёных исследовала и сравнила белковые последовательности 4808 обонятельных рецепторов из восьми разных видов, используя статистические и филогенетические методы анализа. Это позволило выявить высококонсервативные аминокислотные мотивы, расположенные на С-концевом участке белков рецепторов, который выступает внутрь клетки (в цитоплазму).

Идентифицированы адресные коды

«Проведённые нами анализы «структура-функция» указывают, что определённые аминокислотные мотивы и их комбинации в разных типах рецепторов индивидуально способствуют их экспрессии на поверхности клетки и передаче сигнала. Они функционируют как адресные коды, или «почтовые индексы», — сообщает Дитмар Краутвуст. — Такие аминокислотные мотивы ранее были неизвестны для обонятельных рецепторов».

Учёные предполагают, что молекулы обонятельных рецепторов через эти мотивы взаимодействуют с клеточными белками, которые направляют сенсорные белки к месту их действия на поверхности клетки с помощью ещё неизвестных механизмов.

Исследователи надеются, что их открытие поможет оптимизировать клеточные тест-системы для обонятельных рецепторов, чтобы вскоре можно было определять соответствующие пары одорант-рецептор. Только если будут известны спектры распознавания как можно большего числа обонятельных рецепторов, можно будет разработать рецепторные тест-системы для надёжного и быстрого онлайн-мониторинга запаха пищевых продуктов во время производства.