Человеческий нос способен различать практически бесконечное количество запахов, некоторые — в мизерных концентрациях. Но для этого наш организм использует всего около 400 рецепторных белков. Десятилетиями ученые пытались заставить лабораторные клетки производить обонятельные рецепторы (ОР) — белки, которые обычно находятся на нейронах в носовой полости. Группа под руководством Андреаса Натша решила эту проблему, модифицировав конец аминокислотной цепи рецептора — так называемый C-концевой домен. Работа опубликована в журнале Current Biology.
Ученые впервые создали в лаборатории человеческие рецепторы запахов
Исследователи из швейцарской компании Givaudan разработали новый метод изучения обонятельных рецепторов в лаборатории. Их результаты ставят под сомнение комбинаторную теорию обоняния, за которую в 2004 году была присуждена Нобелевская премия.
Исследователи из швейцарской компании Givaudan, занимающейся производством ароматизаторов и вкусовых добавок, придумали, как заставить обонятельные рецепторы — белки, из которых рождается наше обоняние, — легко экспрессироваться в удобных для лабораторных исследований клеточных линиях. Stefan Wermuth/Bloomberg via Getty Image
Комбинаторная теория обоняния, за которую Линда Бак и Ричард Аксель получили Нобелевскую премию в 2004 году, предполагает, что несколько обонятельных рецепторов работают вместе, улавливая разные части молекулы пахучего вещества и создавая паттерны, которые распознает мозг. Проверить эту теорию было сложно, поскольку обонятельные нейроны невозможно культивировать в лаборатории. Определение того, какой рецептор реагирует на какое вещество, требовало масштабных экспериментов на грызунах, что делало исследования долгими и этически проблематичными.
Исследователи получили все известные человеческие обонятельные рецепторы и протестировали их реакцию на сотни природных пахучих веществ. Выяснилось, что многие ароматы активируют всего один рецептор, а не несколько, как предполагала комбинаторная теория. Например, один ранее неизученный рецептор распознает ключевую молекулу амбры — легендарного парфюмерного ингредиента из кишечника кашалотов. Другой реагирует на древесные запахи, третий — на пачули. Две структурно различные молекулы грейпфрута активируют один и тот же рецептор.
В новом исследовании использован вариант HEK 293 — линии клеток эмбриональной почки человека, широко используемой в лабораторных исследованиях.
Нобелевская идея еще может сработать
Ученые подчеркивают, что они не отрицают участие нескольких рецепторов в восприятии запахов, но считают, что один рецептор вполне может отвечать за «конкретный аромата».
Нейробиолог Джоэл Мейнленд из Центра химических чувств Монелл назвал метод модификации C-концевого домена потенциальным прорывом. Открытие может принести пользу парфюмерной индустрии: производители смогут точнее определять, какие молекулы необходимы для создания аромата, что важно, когда ингредиент становится небезопасным, дорогим или труднодоступным.
Запах розы
Однако другие эксперты призывают к осторожности. Метод сработал не для всех рецепторов, а для важных парфюмерных ароматов вроде эвкалипта и сандала соответствующие рецепторы найти не удалось. Комбинаторная теория, по мнению критиков, пока остается в силе — возможно, рецепторы просто настроены более узко, чем предполагалось ранее.