Обоняние – терра инкогнита человеческих чувств

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:

Понятие памяти и особенности ее развития в онтогенезе
А.Р. Лурия определяет память, как «запечатление (запись), сохранение и воспроизведение следов прежнего опыта, дающего человеку возможность накопить информацию и иметь дело со следами прежнего опыта, после того как вызвавшие их явления исч ...

Психологическая диагностика детей группы риска. Дефектодиагностика
Выявление детей «группы риска». Прежде всего, необходимо четко сформулировать критерии, по которым ребенка можно отнести к «группе риска», и в соответствии с ними подбирать методики. Желательно ограничиться двумя, максимум тремя критериям ...

Свойства и виды эмоций
Эмоции и чувства различаются в зависимости от их качества (положительные и отрицательные), глубины, интенсивности и продолжительности, влияния на деятельность. В качественном своеобразии эмоций и чувств выражается отношение человека к яв ...