该研究结果发表在《自然》杂志上,估计将重新点燃人们对嗅觉科学的兴趣,并对香水、食品科学等产生深远的影响。嗅觉受体是位于嗅觉细胞表面的蛋白质,与气味分子结合,构成了我们身体中最多样化和最广泛的受体家族的一半。对它们更全面的理解为各种生物过程中的新发觉奠定了基础。
为了创建这幅图,Manglik的实验室使用了一种叫做低温电子显微镜(cryo-EM)的成像技术,它同意研究人员看到原子结构并研究蛋白质的分子形状。但是在Manglik的团队能够看到气味受体与气味分子的结合之前,他们第一需要提纯足够数量的受体蛋白。
气味受体是出了名的具有挑战性,有些人说不可能,在实验室里为这种目的制造。
Manglik和Matsunami团队寻找一种在人体和鼻子中都很丰富的气味受体,认为它可能更容易人工制造,而且还能检测水溶性气味。他们最终挑选了一种叫做OR51E2的受体,这种受体对丙酸盐有反应--这种分子会带来类似瑞士奶酪的刺激性气味。
Billesb?elle说:"我们通过克服长期以来扼杀该领域的几个技术难题实现了这一目标。这样做使我们能够在检测到气味的那一刻,首次看到气味剂与人类气味受体的连接。"
这个分子快照显示,由于气味剂和受体之间非常特别的配合,丙酸盐紧紧地粘在OR51E2上。这一发觉与嗅觉系统作为危险哨兵的职责之一相吻合。
虽然丙酸盐对瑞士奶酪丰富的坚果香味做出了贡献,但就其本身而言,它的气味却不那么令人胃口。
Manglik说:"这种受体以激光为焦点,试图感知丙酸盐,并可能已经进化到帮助检测食物何时变坏。他估计,像薄荷或香菜这样令人愉悦的气味的受体可能反而与气味剂的互动更加松散。"
除了一次使用大量的受体外,嗅觉的另一个有趣的特点是我们能够检测到微小的气味,这些气味可以来去自如。为了研究丙酸盐如何激活这一受体,该合作项目邀请了希望之城的定量生物学家Nagarajan Vaidehi博士,他使用基于物理学的方法来模拟和拍照OR51E2如何被丙酸盐打开。
Vaidehi说:"我们进行了计算机模拟,以了解丙酸盐如何在原子水平上导致受体的形状变化。这些形状变化在气味受体如何启动导致我们嗅觉的细胞信号传导过程中起着关键作用。该团队现在正在开发更有效的技术来研究其他气味受体对,并了解与受体相关的非嗅觉生物学,这些受体与前列腺癌和肠道中的血清素释放有关联。"
Manglik设想了一个未来,在那里可以根据对化学品的形状如何导致感知体验的理解来设计新的气味,这与今天的药物化学家根据致病蛋白质的原子形状来设计药物并无不同。
他说:"我们多年来一直梦想着解决这个问题。现在有了第一个立足点,第一次看到了嗅觉分子是如何与我们的气味受体结合的。对我们来说,这只是一个开始。"
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.