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El estudio ofrece opiniónes moleculares sobre cómo los receptores olfativos funcionan

Todos los sentidos deben contar con la riqueza del mundo, pero nada iguala el reto hecho frente por el sistema olfativo que es la base de nuestro sentido del olfato. Necesitamos solamente tres receptores en nuestros aros detectar todos los colores del arco iris; eso es porque diversos matices emergen como ondas luminosas que varíen a través de apenas una dimensión, su frecuencia. El mundo colorido vibrante, sin embargo, palidece con respecto a la complejidad del mundo químico, con sus numerosos millones de olores, de cada uno integrados por los centenares de moléculas, variando todo grandemente de forma, tamaño y propiedades. El olor del café, por ejemplo, emerge de una combinación de más de 200 componentes químicos, que son estructural diversos, y de ningunos cuyo huele real como el café en sus los propio.

El sistema olfativo tiene que reconocer un gran número de moléculas con solamente receptores o aún menos de unas centenas olores. Está sin obstrucción que tuvo que desarrollar una diversa clase de lógica que otros sistemas sensoriales.”

Ruta de Vanesa, neurólogo de Rockefeller

En un nuevo estudio, el Ruta y sus colegas ofrecen respuestas a la cuestión de hace décadas del reconocimiento del olor ofreciendo las primeras vistas moleculares de un receptor olfativo en el trabajo.

Las conclusión, publicadas en naturaleza, revelan que los receptores olfativos siguen de hecho una lógica vista raramente en otros receptores del sistema nervioso. Mientras que la mayoría de los receptores se dan forma exacto para emparejar con solamente algunas moléculas selectas en una moda de la cierre-y-llave, la mayoría de los receptores olfativos cada lazo a un gran número de diversas moléculas. Su promiscuidad en emparejar con una variedad de olores permite que cada receptor responda a muchos componentes químicos. De allí, el cerebro puede imaginar el olor considerando la configuración de la activación de combinaciones de receptores.

Reconocimiento holístico

Los receptores olfativos fueron descubiertos hace 30 años. Pero los científicos no han podido verlos encima de cierre y descifrar real sus funcionamientos estructurales y mecánicos, en parte porque estos receptores no se prestaron a los métodos moleculares común disponibles de la proyección de imagen. Complicando la materia, no parece haber rima o razón a las preferencias de los receptores; un receptor individual del olor puede responder a las composiciones que son estructural y químicamente diferentes.

“Para formar una comprensión básica del reconocimiento odorante que necesitamos saber un único receptor puede reconocer diversas substancias químicas del múltiplo, que es una característica dominante de cómo el sistema olfativo trabaja y ha sido un misterio,” dice a Josefina del Mármol, un postdoc en el laboratorio del Ruta.

Tan Ruta y del Mármol, junto con Mackenzie Yedlin, un asistente de investigación en el laboratorio, establecido para resolver la estructura de un receptor del olor que se aprovecha de avances recientes en microscopia del cryo-electrón. Esta técnica, que implica el emitir de electrones en un espécimen congelado, puede revelar construcciones moleculares extremadamente pequeñas en 3D, hacia abajo a sus átomos individuales.

Las personas giradas al bristletail de salto, un insecto de la tierra-vivienda cuyo genoma se ha ordenado y tiene recientemente solamente cinco clases de receptores olfativos. Aunque el sistema olfativo del bristletail de salto sea simple, sus receptores pertenecen a una familia grande de receptores con pensamiento de decenas de millares de variantes para existir en cientos de miles de las diversas especies del insecto. A pesar de su diversidad, función de estos receptores la misma manera: Forman un canal del ión; un poro a través del cual las partículas cargadas fluyen; eso se abre solamente cuando el receptor encuentra su odorante del objetivo, final activando las células sensoriales que inician el sentido del olfato.

Los investigadores eligieron OR5, un receptor del bristletail de salto con la capacidad amplia del reconocimiento, respondiendo al 60 por ciento de pequeñas moléculas que probaron.

Entonces examinaron la estructura de OR5 solamente y también limitan a una substancia química, eucalipto, una molécula común del olor, o DEET, el repelente de insectos. “Aprendimos mucho de comparar estas tres estructuras,” el Ruta dice. “Una de las cosas hermosas que usted puede ver está ésa en la estructura desatada el poro es cerrado, pero en la estructura adonde ha limitado con eucalipto o DEET, el poro ha dilatado y ofrece un camino para los iones al flujo.”

Con las estructuras a disposición, las personas observaban más cercano a ven exactamente donde y cómo las dos moléculas químicamente diversas atan al receptor. Ha habido dos ideas sobre las acciones recíprocas de los receptores del olor con las moléculas. Uno es que los receptores se han desarrollado para distinguir bandas grandes de moléculas respondiendo a un parcial pero definiendo la característica de una molécula, tal como una parte de su forma. Otros investigadores han propuesto que cada receptor carga las cavidades múltiples en su superficie inmediatamente, permitiendo que acomode varias diversas moléculas.

Pero qué Ruta encontró ajuste ningunos de esos decorados. Resultó que DEET y el eucalipto atan en la misma situación y ajustan totalmente dentro de una cavidad simple dentro del receptor. Y asombrosamente, los aminoácidos que forraban la cavidad no formaron vínculos químicos fuertes, selectivos con los odorantes, sino solamente ligazones débiles. Considerando que en la mayoría de los otros sistemas, los receptores y sus moléculas del objetivo son buenos fósforos químicos, aquí ellos parecían más bién conocidos cómodos. “Estas clases de acciones recíprocas químicas no específicas permiten que diversos odorantes sean reconocidos,” el Ruta dice. “De esta manera, el receptor no es selectivo a una característica química específica. Bastante, está reconociendo la naturaleza química más general del odorante, el” Ruta dice.

Y pues el modelado de cómputo revelador, la misma cavidad podría acomodar muchas otras moléculas del olor de la misma manera.

Pero la promiscuidad del receptor no significa que no tiene ninguna especificidad, el Ruta dice. Aunque cada receptor responda a un gran número de moléculas, es insensible a otros. Por otra parte, una mutación simple en los aminoácidos del punto de enlace configuraría de nuevo ampliamente el receptor, cambiando las moléculas con las cuales prefiere atar. Este este último que encuentra también ayuda a explicar cómo los insectos han podido desarrollar muchos millones de variedades del receptor del olor adecuadas para la amplia gama de formas de vida y de hábitats que él encuentra.

Las conclusión son representante probable de muchos receptores olfativos, el Ruta dice. “Apuntan a los principios dominantes en el reconocimiento odorante, no sólo en los receptores de los insectos pero también en receptores dentro de nuestras propias narices que deban también descubrir y discriminan el mundo químico rico.”

Source:
Journal reference:

del Mármol, J., et al. (2021) The structural basis of odorant recognition in insect olfactory receptors. Nature. doi.org/10.1038/s41586-021-03794-8.