Генетика запахов
Ключом к разгадке принципов работы обонятельной системы стало обнаружение огромного семейства из приблизительно тысячи генов, управляющих работой обонятельных рецепторов. Они расположены на разных хромосомах и приблизительно половина этих генов практически неактивны. А оставшиеся, как считалось ранее, практически не подвержены индивидуальным изменениям и одинаковы у всех людей (вообще, система восприятия запахов считается одной из древнейших и "архаичных" в организме человека). Но, как обнаружили ученые, среди этих 500 генов есть как минимум 50, структура и активность которых неодинаковы у разных людей. Наиболее ярко эти различия выражены между людьми разных национальностей.
Статью с описанием этого открытия Л. Бак и Р. Аксель опубликовали в 1991 году.
Эксел и Бак, в начале 90-х работавшие в медицинском институте Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) начали свои эксперименты с поиска рецепторов обоняния. Эти рецепторы - белки, которые находятся на поверхности клеток слизистой носа и улавливают пахучие молекулы. Исследователи думали, что обнаружить их довольно просто – нужно лишь выделить те гены, которые "работают" только в клетках слизистой оболочки носа, и нигде более.
Однако такой подход ничего не дал. "Теперь мы знаем, почему наша схема не сработала, - говорит Эксел. - Дело в том, что таких рецепторов ужасно много, но каждый из них синтезируется в очень малых количествах".
Затем Бак придумала то, что Эксел назвал "хитрой уловкой". Три предложенных ей условия значительно сузили поиск генов, которые отвечают за рецепторы обоняния. Во-первых, как уже было известно к тому времени, такие рецепторы по своему строению похожи на зрительный рецептор родопсин и относятся к классу так называемых 7-доменных белков. В итоге поиск ограничился только теми генами, что кодировали рецепторы этого типа.
Во-вторых, считала Бак, гены обонятельных рецепторов должны иметь какую-то особенность, которые отличали бы их от остальных 7-доменных белков. А третье - "работать" обонятельные гены должны только в слизистой оболочке носа, и нигде более.
"Если бы мы пренебрегли хотя бы одним из этих условий, нам пришлось бы изучать еще тысячи лишних генов. А это несколько лет нудной работы", - замечает Эксел. "Я пробовала разные подходы, работала много лет без какого-то результата. И, когда в 1991 году нам наконец удалось найти нужные гены, верилось в это с трудом! Ни один из них раньше не был известен, все они были разными, но в то же время похожими", - говорит Линда Бак.
Больше всего исследователей удивило, что рецепторов так много - сначала было выявлено около 100 из них, а сейчас известно более 500 таких белков. "Это действительно огромное число. Если, по крайней мере, у крысы, один из ста генов вовлечен в процесс распознавания запахов, это говорит о чрезвычайно важной роли обоняния для животных", - поясняет Эксел.
Ученых поразило то, что в распознавании запахов задействовано более трех процентов общего количества генов организма. Каждый ген содержит информацию об одном-единственном обонятельном рецепторе - белковой молекуле, которая реагирует с пахучими веществами.
Обонятельные рецепторы прикреплены к мембране рецепторных клеток, которые выстилают поверхность небольшой области в верхней части носовой полости, образуя обонятельный эпителий. Каждая клетка содержит рецепторы только одного определенного вида. Белок-рецептор образует "карман" для связывания молекулы одоранта (химического вещества, обладающего запахом). Рецепторы разных видов отличаются деталями своей структуры, поэтому "карманы"-ловушки имеют разную форму. Когда молекула попадает в "карман", форма белка-рецептора изменяется, и запускается процесс передачи нервного сигнала. Каждый рецептор может регистрировать молекулы нескольких различных одорантов, трехмерная структура которых в той или иной степени соответствует форме "кармана", но сигналы от разных веществ отличаются по интенсивности. При этом молекулы одного и того же одоранта могут активировать несколько разных рецепторов одновременно.
Статьи по теме:
О методологических принципах исследования генезиса мышления
Прежде всего, определим исходные принципы исследования генезиса мышления. Важнейшее методологическое положение — это основополагающий принцип определяющей роли материального производства в становлении и развитии общества, впоследствии бол ...
Функциональная асимметрия и специализация мозга
Развитие головного мозга происходит системно, для развития мозговых структур характерны особые сензитивные периоды ускоренного развития, наибольшей чувствительности и пластичности головного мозга, во время которых структура мозга и ее фун ...
Основные этапы психотерапии и психокоррекции.
Основные элементы психотерапевтической работы можно проиллюстрировать в общих чертах на примере краткосрочной терапии, которая обычно проводится психотерапевтом в течение нескольких месяцев при оказании помощи клиенту, чьи проблемы в осно ...
Актуально о психологии