Обонятельные рецепторы и нейроны животных действуют, как согласованный хор органных труб, — и теперь показано, как формируется этот стройный и сложный инструмент.
Рождение обоняния: Гистоны носа
Работа ученых попала на обложку престижного журнала Genes & Development

Даже наше несовершенное обоняние использует миллионы чувствительных нейронов сотен различных видов. Каждый из них несет белки-рецепторы только одного определенного типа, и все носители общих рецепторов передают сигнал общей, строго определенной части мозга.

Вся эта сложная организация обеспечивает возможность распознавать огромное количество различных запахов. Представьте, что вы поднесли к носу розовый букет. Летучие молекулы цветка улавливают белковые рецепторы строго определенной группы нейронов, возбуждающие активность в соответствующей области мозга. У сероводородного запаха тухлых яиц — свои рецепторы, нейроны и свой крохотный участок мозга. И так далее. Если б это было иначе, чувствительный нейрон возбуждался бы и на тот запах, и на другой, и мы не могли бы отличить аромата розы от вони испорченной пищи.

Как же формируется эта сложная структура? До сих пор ответа на этот вопрос не существовало — и найти его помогло новое исследование обоняния дрозофил, проведенное группой профессора Анандасанкара Рэя (Anandasankar Ray). Рассмотрев механизм работы на примере рецепторов, чувствительных к углекислому газу, ученые установили весьма элегантный механизм их действия.

Органом обоняния у дрозофил является не нос, а антенны, в которых экспрессируется порядка 60 генов обонятельных рецепторов. Однако с помощью гистонов — белков, на которые нить ДНК «наматывается» при упаковке в хромосомы — активность этих генов держится под строгим контролем, так что все они остаются в «выключенном» состоянии. Однако в определенный момент созревания нейрона гистоны, подавляющие активность одного — и только одного — из генов обонятельных рецепторов, «обрабатываются» белковым комплексом MMB/dREAM. Тот вносит небольшие модификации в некоторые аминокислоты этих гистонов — и ген начинает действовать, в то время как все прочие остаются подавленными навсегда.

Более того, искусственно меняя уровень MMB/dREAM, авторы добивались большей или меньшей выработки у мух рецепторов, ответственных за восприятие углекислого газа — и, соответственно, большую или меньшую чувствительность к его запаху.

В ближайшее время ученые намерены выяснить два важнейших вопроса, возникающих в связи с этими выводами. Во‑первых — таким ли образом организован «запуск» синтеза других обонятельных рецепторов у дрозофилы и какую роль играет в нем MMB/dREAM (или для них действуют другие регуляторные белки)? Во‑вторых — насколько этот механизм универсален и как реализован он у других животных?

Генетические исследования показывают, что MMB/dREAM может выполнять ту же роль, по крайней мере, у насекомых совершенно другой группы — комаров, которые находят носителей крови именно по «запаху» углекислого газа, который те выдыхают. При этом чувствительные к нему клетки у комаров находятся уже не в антеннах, а в другой части тела — что, по мнению ученых, должно отражать и изменения в структуре сложного белкового комплекса MMB/dREAM.

По сообщению UCR Today