Per progredire nella comprensione dell’olfatto, visualizzare la connessione dell’odore con i recettori olfattivi rimane una sfida.
Risolvendo la struttura dei recettori olfattivi, un team di scienziati franco-americani è riuscito a mostrare come si legano alle molecole odorose e quali sono i meccanismi di attivazione associati*. Risultati pubblicati sulla rivista Natura che potrebbe trovare applicazioni nella profumeria e nell’industria alimentare, ma anche inindustria farmaceutica.
Il nostro senso dell’olfatto si basa sull’interazione tra le molecole dell’odore che inaliamo e le proteine chiamate “recettori olfattivi”. Questi recettori sono stati per lungo tempo scatole nere la cui struttura tridimensionale su scala atomica ci era sconosciuta. Tuttavia, per progredire nella comprensione dell’olfatto, visualizza il modo in cui molecola l’odore si lega al recettore è un passaggio essenziale. Nel 2023 è stata pubblicata la primissima struttura di un recettore olfattivo umano Natura. Si trattava di un recettore di classe I, classe che rappresenta il 16% dei nostri recettori specializzati nella rilevazione degli acidi carbossilici**.
La struttura dei recettori olfattivi di classe II, che rappresentano l’84% dei nostri recettori e che utilizziamo per annusare quasi tutte le molecole degli odori che rileviamo, è rimasta sconosciuta fino ad oggi. Per un motivo molto semplice: nell’uomo o in altri mammiferi, questi recettori non sono espressi (prodotti) in quantità sufficienti per consentire la delucidazione della loro struttura. Questa bassa espressione ha impedito a lungo la determinazione strutturale dei recettori olfattivi, il che ha reso il loro studio particolarmente difficile fino ad oggi.
Per aggirare questa difficoltà, gli scienziati dell’Istituto di Chimica delle Sostanze Naturali (CNRS) e della Duke University hanno costruito sequenze*** di recettori olfattivi chiamati “consenso” provenienti dalinsieme sequenze di una sottofamiglia di recettori olfattivi presenti nel ns nez.
Per fare ciò, hanno selezionato, per ciascuna delle 350 posizioni, l’amminoacido più frequentemente osservato in tutti i recettori di questa sottofamiglia. Prodotti in quantità sufficiente, questi recettori consenso, “modelli” di una famiglia di recettori olfattivi, hanno permesso di ottenere quattro nuove strutture sperimentali di recettori olfattivi, tra cui tre strutture di recettori di classe II legate a varie molecole odoranti.
Queste strutture rivelano che i recettori olfattivi di classe I e di classe II utilizzano modalità distinte di legame delle molecole odorose e diversi meccanismi di attivazione. I recettori di classe I utilizzano un semplice meccanismo di attivazione. Un singolo amminoacido, presente in tutti i recettori di questa classe, è coinvolto nella rilevazione degli acidi carbossilici.
D’altra parte, i recettori di classe II che si legano a molecole molto più diverse necessitano di diversi aminoacidi, distribuiti nella loro cavità, per rilevare queste diverse molecole odoranti.
Risultati che avranno un impatto sulla nostra comprensione della percezione degli odori e che troveranno applicazioni nel campo della profumeria e dell’industria alimentare. Ma non solo. Potrebbero interessare anche i farmacologi perché alcuni di questi recettori olfattivi sono espressi in molti tipi di cellule al di fuori del nostro sistema olfattivo e sembrano svolgere un ruolo nella proliferazione di diversi tumori.
Note:
*Un meccanismo di attivazione associato al recettore olfattivo descrive il processo mediante il quale una molecola odorante si lega a un recettore olfattivo, innescando una cascata di reazioni all’interno del neurone sensoriale che determina la percezione di un odore.
**Gli acidi carbossilici sono gruppi R-COOH presenti nel formaggio, nel cocco, in alcuni frutti, nell’aceto e in molti oli animali o vegetali.
*** Ciascun recettore olfattivo è costituito da una sequenza di circa 350 aminoacidi.
Editore: CCdM
Riferimento:
I recettori degli odori ingegnerizzati illuminano le basi della discriminazione degli odori
Natura 2024 – https://www.nature.com/articles/s41586-024-08126-0
DOI: 10.1038/s41586-024-08126-0.
