Обоняние остается одним из самых плохо изученных чувств. Однако новая методика позволяет синтезировать обонятельные рецепторы в лаборатории и дает надежду на то, что вскоре ученые разберутся с этим вопросом и разработают долгожданный «искусственный нос».
Носы на производстве: Обоняние в пробирке

Обоняние является одним из самых старых и примитивных чувств, однако принципы его действия до сих пор во многом неясны. Существует даже гипотеза о том, что за восприятие запахов ответственны квантовые эффекты, о чем мы рассказывали в заметке «Вибрации запаха».

Действительно, обонятельная система чрезвычайно сложна. Даже у человека она включает около 400 функциональных генов (ни одна из других функций организма не обеспечивается таким количеством генов). А уж у животных, таких как собаки и мыши, количество участвующих в работе обонятельной системы генов достигает 1000. Такое разнообразие рецепторов позволяет различать десятки тысяч различных запахов. Каждый аромат воздействует сразу на множество рецепторов, на каждый по‑разному. При этом формируется своего рода «профиль» активации, который и распознается мозгом как определенный запах.

Считается, что расшифровка механизмов обоняния позволит создать «искусственные носы», которые найдут массу применений — например, заменив собак в поиске наркотиков и взрывчатых веществ, а также для разных медицинских задач. И вот ученые сделали еще один важный шаг к этому прекрасному будущему. Группа китайско-американского профессора Шухуан Жанга (Shuguang Zhang) разработала метод массового производства обонятельных рецепторов в лабораторных условиях.

До сих пор многочисленным попыткам изучения молекулярных основ обоняния препятствовали трудности в работе с обонятельными рецепторами — белками, обеспечивающими распознавание запахов. Ученым пока не удается синтезировать их в достаточном количестве и очищать их до необходимой чистоты.

В природе обонятельные рецепторы представляют собой мембранные белки, покрывающие поверхность клеток. Поскольку в основе клеточной мембраны лежит липидный бислой, белки рецепторов обладают выраженными гидрофобными («водоотталкивающими») свойствами. Поэтому при удалении из клетки и помещении в водные растворы эти белки агрегируются («слипаются») и утрачивают свою структуру, крайне затрудняя работу с ними.

Однако Шухуан Жангу и его команде удалось разработать альтернативную методику, с помощью которой можно просто синтезировать один из обонятельных рецепторов-белков с помощью клеток млекопитающих — или, еще проще, без участия живых клеток, из экстракта проростков пшеницы. Таким путем можно быстро получать количества белка, достаточные для проведения структурного и функционального анализа.

Читайте также о создании устройства для записи и воспроизведения запахов: «Аромат-рекордер».

«Вечная молодость»