رمزگشایی از حس بویایی با تولید تصویر سه بعدی

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا با تولید اولین تصویر سه بعدی از نحوه فعال شدن گیرنده بویایی انسان توسط یک مولکول معطر، به پیشرفت قابل توجهی برای درک بویایی دست یافته اند.

به گزارش تکناک، این دستاورد، پیشرفتی قابل توجه در جهت کشف پیچیدگی های حس بویایی است.انتظار می‌رود این یافته‌ها که در مجله Nature منتشر شده است، دوباره علاقه عمومی به علم بویایی را برانگیزد و پیامدهای گسترده‌ای برای استفاده در عطرها، علوم غذایی و غیره داشته باشد.

گیرنده های بویایی، پروتئین هایی هستند که در سطح سلول های بویایی قرار دارند و به مولکول های بو متصل می شوند، نیمی از متنوع ترین و گسترده ترین گیرنده ها را در بدن ما تشکیل می دهند. درک جامع تر از آنها، زمینه را برای اکتشافات جدید در انواع فرآیندهای بیولوژیکی فراهم می کند.

حس بویایی شامل حدود 400 گیرنده منحصر به فرد است. هر یک از صدها هزار بویی که ما می توانیم تشخیص دهیم، از مخلوطی از مولکول های بویایی مختلف ساخته شده اند. هر نوع مولکول ممکن است توسط مجموعه‌ای از گیرنده‌ها تشخیص داده شود و هر بار که بینی چیزی جدید را حس می‌کند، سوالی برای مغز ایجاد می‌کند.

برای ایجاد این تصویر، محققان از نوعی روش تصویربرداری به نام میکروسکوپ الکترونی کرایو (Cryo-EM) استفاده کردند که این روش به محققان اجازه می‌دهد ساختار اتمی را ببینند و اشکال مولکولی پروتئین‌ها را مطالعه کنند. اما قبل از اینکه تیم تحقیقاتی بتواند گیرنده بویایی را که به یک مولکول عطردار متصل می‌شود، تجسم کنند، ابتدا باید مقدار کافی از پروتئین گیرنده را تصفیه کنند.

ساخت گیرنده های بویایی بسیار چالش برانگیز است و برخی می گویند ساختن آنها در آزمایشگاه غیرممکن است.

تیم‌های تحقیقاتی به دنبال گیرنده‌ای بودند که هم در بدن و هم در بینی فراوان باشد و به نظرشان ساختن شکل مصنوعی آن آسان‌تر است. چنین گیرنده ای می‌تواند مواد معطر محلول در آب را تشخیص دهد. آنها روی گیرنده ای به نام OR51E2 تمرکز کردند که به پروپیونات پاسخ می دهد. پروپیونات مولکولی است که باعث بوی تند پنیر سوئیسی می شود.

ساخت چنین گیرنده ای کار سختی بود. عکس فوری مولکولی گرفته شده نشان داد که پروپیونات به لطف تناسب بسیار خاص بین بو و گیرنده، محکم به OR51E2 می‌چسبد.

به لطف وجود تعداد زیادی گیرنده در یک زمان، یکی دیگر از ویژگی های جالب حس بویایی، توانایی ما در تشخیص مقادیر بسیار کمی از بوهایی است که حتی ممکن است مدت کوتاهی در محیط وجود داشته باشند. برای بررسی اینکه پروپیونات چگونه این گیرنده را فعال می کند، محققان از روش های مبتنی بر فیزیک برای شبیه سازی و ساخت فیلم هایی از نحوه راه افتادن OR51E2 توسط پروپیونات استفاده کردند.

تیم تحقیقاتی در حال حاضر در حال توسعه تکنیک‌های کارآمدتری برای مطالعه سایر گیرنده بویایی و درک بیولوژی غیربویایی مرتبط با گیرنده‌ها است که در سرطان پروستات و ترشح سروتونین در روده نیز نقش دارند.

(زیرنویس عکس: دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا اولین تصویر سه بعدی در سطح مولکولی را از نحوه فعال کردن یک مولکول گیرنده بوهای انسانی ایجاد کرده اند که راه را برای پیشرفت های جدید در مورد بویایی و کاربرد آن در عطرها و علوم غذایی هموار می کند. این پیشرفت، محققان را قادر می‌سازد تا با درک تعامل بین مولکول‌های بویایی و گیرنده‌های آن، بوهای جدیدی طراحی کنند.)