Ciencias
Imagen 3D de molécula de olor creada podría ayudar a descifrar el sentido del olfato: estudio
NUEVA DELHI: Los científicos han creado la primera imagen 3D a nivel molecular de cómo una molécula de olor activa un receptor de olor humano, un paso crucial para descifrar el sentido del olfato.
Los científicos ayudan a romper un estancamiento de larga data en nuestra comprensión del olfato, y la imagen 3D que crean tiene implicaciones para la fragancia, la ciencia de los alimentos y más.
El modelo, creado por científicos de Universidad de California San Francisco (UCSF), EE. UU., está a punto de reavivar el interés por la ciencia del olfato.
Los hallazgos fueron publicados en la revista Nature.
Los receptores olfativos, proteínas que se unen a las moléculas de olor en la superficie de las células olfativas, constituyen la mitad de la familia de receptores más grande y diversa de nuestro cuerpo. Una comprensión más profunda de ellos abre el camino a nuevos conocimientos sobre una variedad de procesos biológicos.
El olfato involucra alrededor de 400 receptores únicos.
Cada uno de los cientos de miles de olores que podemos detectar está formado por una mezcla de diferentes moléculas de olor. Cada tipo de molécula puede ser detectada por una serie de receptores, creando un rompecabezas para que el cerebro resuelva cada vez que la nariz huele algo nuevo.
«Es como tocar las teclas de un piano para producir un acorde», dijo Hiroaki Matsunamiprofesor de la Universidad de Duke y colaborador cercano de Aashish manglikprofesor asociado, UCSF.
El trabajo de Matsunami durante las últimas dos décadas se ha centrado en descifrar el sentido del olfato.
«Ver cómo un receptor de olor se une a un olor explica cómo funciona esto a un nivel fundamental», dijo Matsunami.
No podíamos mapear el olor porque sin una imagen, dijo Manglik, no sabíamos cómo reaccionarían las moléculas de olor con sus correspondientes receptores de olor.
Para crear la imagen 3D, según el estudio, el laboratorio de Manglik usó un tipo de imagen llamada microscopía crioelectrónica (crio-EM), que permite a los investigadores ver la estructura atómica y estudiar las formas moleculares de las proteínas.
Pero antes de que el equipo de Manglik pudiera visualizar la unión del receptor del olor a un olor, primero necesitaban purificar una cantidad suficiente de la proteína receptora.
Los receptores de olores son notoriamente desafiantes, algunos dicen que imposibles de producir en el laboratorio para tales fines.
Los equipos de Manglik y Matsunami buscaron un receptor de olor que fuera abundante tanto en el cuerpo como en la nariz, pensando que podría ser más fácil de producir artificialmente y que también podría detectar olores solubles en agua, según el estudio.
Se decidieron por un receptor llamado OR51E2, que se sabe que responde al propionato, una molécula que contribuye al olor acre del queso suizo.
Pero incluso OR51E2 resultó difícil de producir en el laboratorio, según el estudio.
Los experimentos crio-EM típicos requieren un miligramo de proteína para producir imágenes a nivel atómico.
Sin embargo, el co-primer autor Christian Billesbolleun científico senior en Manglik Lab, desarrolló enfoques para usar solo 1/100 de miligramo de OR51E2, poniendo al alcance la instantánea del receptor y el odorante, según el estudio.
«Lo hicimos superando varios puntos muertos técnicos que habían estado sofocando el campo durante mucho tiempo», dijo Billesbolle.
«Hacer esto nos permitió obtener el primer vistazo de un odorante que se conecta con un receptor de olor humano en el momento exacto en que se detecta un olor», dijo Billesbolle.
El estudio dijo que esta instantánea molecular mostró que el propionato se adhiere firmemente a OR51E2 gracias a un ajuste muy específico entre el odorante y el receptor.
El descubrimiento coincide con una de las funciones del sistema olfativo como centinela del peligro, según el estudio.
Aunque el propionato contribuye al rico aroma a nuez del queso suizo, por sí solo, su aroma es mucho menos apetitoso.
«Este receptor es un láser enfocado que intenta detectar el propionato y puede haber evolucionado para ayudar a detectar cuándo la comida se ha echado a perder», dijo Manglik. Los receptores de olores agradables, como el mentol o la alcaravea, podrían interactuar de forma más flexible con los olores, especuló.
Otra cualidad interesante del olfato es nuestra capacidad para detectar pequeñas cantidades de olores que pueden aparecer y desaparecer.
Para investigar cómo el propionato activa este receptor, la colaboración reclutó al biólogo cuantitativo Nagarajan Vaidehi de City of Hope, EE. UU., quien utilizó métodos basados en la física para simular y hacer películas de cómo el propionato activa OR51E2.
«Hicimos simulaciones por computadora para comprender cómo el propionato provoca un cambio de forma en el receptor a nivel atómico», dijo Vaidehi.
«Estos cambios de forma juegan un papel fundamental en la forma en que el receptor de olores inicia el proceso de señalización celular que conduce a nuestro sentido del olfato», dijo Vaidehi.
Los científicos ayudan a romper un estancamiento de larga data en nuestra comprensión del olfato, y la imagen 3D que crean tiene implicaciones para la fragancia, la ciencia de los alimentos y más.
El modelo, creado por científicos de Universidad de California San Francisco (UCSF), EE. UU., está a punto de reavivar el interés por la ciencia del olfato.
Los hallazgos fueron publicados en la revista Nature.
Los receptores olfativos, proteínas que se unen a las moléculas de olor en la superficie de las células olfativas, constituyen la mitad de la familia de receptores más grande y diversa de nuestro cuerpo. Una comprensión más profunda de ellos abre el camino a nuevos conocimientos sobre una variedad de procesos biológicos.
El olfato involucra alrededor de 400 receptores únicos.
Cada uno de los cientos de miles de olores que podemos detectar está formado por una mezcla de diferentes moléculas de olor. Cada tipo de molécula puede ser detectada por una serie de receptores, creando un rompecabezas para que el cerebro resuelva cada vez que la nariz huele algo nuevo.
«Es como tocar las teclas de un piano para producir un acorde», dijo Hiroaki Matsunamiprofesor de la Universidad de Duke y colaborador cercano de Aashish manglikprofesor asociado, UCSF.
El trabajo de Matsunami durante las últimas dos décadas se ha centrado en descifrar el sentido del olfato.
«Ver cómo un receptor de olor se une a un olor explica cómo funciona esto a un nivel fundamental», dijo Matsunami.
No podíamos mapear el olor porque sin una imagen, dijo Manglik, no sabíamos cómo reaccionarían las moléculas de olor con sus correspondientes receptores de olor.
Para crear la imagen 3D, según el estudio, el laboratorio de Manglik usó un tipo de imagen llamada microscopía crioelectrónica (crio-EM), que permite a los investigadores ver la estructura atómica y estudiar las formas moleculares de las proteínas.
Pero antes de que el equipo de Manglik pudiera visualizar la unión del receptor del olor a un olor, primero necesitaban purificar una cantidad suficiente de la proteína receptora.
Los receptores de olores son notoriamente desafiantes, algunos dicen que imposibles de producir en el laboratorio para tales fines.
Los equipos de Manglik y Matsunami buscaron un receptor de olor que fuera abundante tanto en el cuerpo como en la nariz, pensando que podría ser más fácil de producir artificialmente y que también podría detectar olores solubles en agua, según el estudio.
Se decidieron por un receptor llamado OR51E2, que se sabe que responde al propionato, una molécula que contribuye al olor acre del queso suizo.
Pero incluso OR51E2 resultó difícil de producir en el laboratorio, según el estudio.
Los experimentos crio-EM típicos requieren un miligramo de proteína para producir imágenes a nivel atómico.
Sin embargo, el co-primer autor Christian Billesbolleun científico senior en Manglik Lab, desarrolló enfoques para usar solo 1/100 de miligramo de OR51E2, poniendo al alcance la instantánea del receptor y el odorante, según el estudio.
«Lo hicimos superando varios puntos muertos técnicos que habían estado sofocando el campo durante mucho tiempo», dijo Billesbolle.
«Hacer esto nos permitió obtener el primer vistazo de un odorante que se conecta con un receptor de olor humano en el momento exacto en que se detecta un olor», dijo Billesbolle.
El estudio dijo que esta instantánea molecular mostró que el propionato se adhiere firmemente a OR51E2 gracias a un ajuste muy específico entre el odorante y el receptor.
El descubrimiento coincide con una de las funciones del sistema olfativo como centinela del peligro, según el estudio.
Aunque el propionato contribuye al rico aroma a nuez del queso suizo, por sí solo, su aroma es mucho menos apetitoso.
«Este receptor es un láser enfocado que intenta detectar el propionato y puede haber evolucionado para ayudar a detectar cuándo la comida se ha echado a perder», dijo Manglik. Los receptores de olores agradables, como el mentol o la alcaravea, podrían interactuar de forma más flexible con los olores, especuló.
Otra cualidad interesante del olfato es nuestra capacidad para detectar pequeñas cantidades de olores que pueden aparecer y desaparecer.
Para investigar cómo el propionato activa este receptor, la colaboración reclutó al biólogo cuantitativo Nagarajan Vaidehi de City of Hope, EE. UU., quien utilizó métodos basados en la física para simular y hacer películas de cómo el propionato activa OR51E2.
«Hicimos simulaciones por computadora para comprender cómo el propionato provoca un cambio de forma en el receptor a nivel atómico», dijo Vaidehi.
«Estos cambios de forma juegan un papel fundamental en la forma en que el receptor de olores inicia el proceso de señalización celular que conduce a nuestro sentido del olfato», dijo Vaidehi.
