Az emberi orr gyakorlatilag végtelen illatpalettát képes érzékelni, néhányat közülük rendkívül alacsony koncentrációban is. De rejtélyes módon testünk csak körülbelül 400 receptorfehérjét használ ezek értelmezéséhez. Nemrégiben svájci illatkutatók új módszert találtak ki a fehérjék laboratóriumi vizsgálatára – és eredményeik, szerintük, megkérdőjelezik a szaglás működésének alapvető elméletét.

A szakértők évtizedek óta arra törekednek, hogy a laborkörülmények között általánosan használt sejtekkel kifejeztessék az illatérzékelő receptorokat (OR-okat) kódoló géneket, amelyek elsősorban az orrüregünk neuronjaiban találhatók meg. A Current Biology folyóiratban bemutatott új eljárás kapcsán a svájci illat- és ízanyaggyártó Givaudan kutatói azt állítják, hogy laborkörülmények között könnyen kezelhető sejteket alakítottak ki, amelyek jól kifejezik az OR-okat. Az eredmény egy in vitro rendszer lett, amely képes azonosítani bizonyos OR-okat, többek között azokat, amelyek erősen reagálnak az ámbra, a grapefruit és a dugós bor molekuláira.

Más szagkutatók elmondása szerint a svájci csoport felfedezése jelentősen megkönnyítheti az OR-ok tanulmányozását. Vitathatóbb azonban, hogy a csoport azt is állítja, hogy olyan receptoraktivitási mintákat figyeltek meg, amelyek megkérdőjelezik a kombinatorikus kódolást, egy régóta támogatott szagkutatási hipotézist, amelynek köszönhetően Linda Buck és Richard Axel 2004-ben Nobel-díjat nyert.

A kombinatorikus kódolás szerint több OR működik együtt, hogy felvegye a szagmolekula különböző részeit, és így olyan mintákat vagy kódokat hozzon létre, amelyeket az agy felismer. Joel Mainland, a Monell Chemical Senses Center idegkutatója szerint a modell ennél többet nem árul el, vagyis a részletek meglehetősen homályosak.

Ezt nehéz tesztelni, mert a szaglóidegsejteket nem lehet laboratóriumban tenyészteni. Annak meghatározása, hogy melyik OR érzékeli melyik illatanyagot, kiterjedt teszteket igényelt rágcsálókban, és nem ideális, hogy minden kísérlethez állatot kell feláldozni, mondja Claire de March, a CNRS francia nemzeti kutatóintézet kémikusa. Ennek következtében a kutatók sok úgynevezett árva receptort kaptak, amelyek ligandumai, vagyis kötődő molekulái ismeretlenek.

Buck és Axel klónozták az OR-okat kódoló géneket, ezt az eredményt 1991-ben publikálták, ami reményt keltett arra, hogy az OR-okat laboratóriumi sejtvonalakon lehet majd tanulmányozni. A kutatóknak azonban óriási nehézségeket okozott, hogy az ilyen kísérletekhez elengedhetetlen emberi embrionális vesesejtekben (HEK) kifejeződésre bírják a gének.

A svájci kutatók Andreas Natsch vezetésével új megközelítést alkalmaztak a probléma megoldására. Tavaly Natsch és kollégája, Roger Emter bebizonyította, hogy az OR aminosavláncának végén – az úgynevezett C-terminális doménben – végzett változtatásokkal fokozható a receptor kifejeződése a HEK sejtekben.

Új vizsgálatukban továbbfejlesztették ezt a koncepciót. Az összes, körülbelül 400 ismert emberi OR-t módosították egy mesterségesen létrehozott C-terminális doménnel, és így sokuk kifejeződését jelentősen fokozni tudták. A csapat figyelemmel kísérte, hogyan reagálnak az OR-ok több száz, többnyire természetes illatanyagra, amelyek emberi érzékelése – azaz az, ahogyan mi érzékeljük őket – korábban már jellemzésre került. Az új kutatás 20 receptor eredményeit részletezi.

Natsch csapata megállapította, hogy egyes illatanyagok előnyösen egyetlen OR-t aktiválnak – ami azt jelenti, hogy egy adott illatanyag érzékeléséhez kevesebb OR, vagy akár csak egyetlen OR is elegendő lehet. Például egy korábban árva OR érzékeli az ámbra egyik kulcsfontosságú molekuláját, amely egy ikonikus parfümösszetevő. Egy másikat a parfümkészítők által fás illatnak nevezett illat aktivál, egy harmadikat pedig mind a pacsuli fő illatanyaga, a pacsulol, mind a szintetikus pacsuli.

Kiderült az is, hogy a grapefruit két szerkezetileg eltérő molekulája ugyanazt a receptort stimulálja. Korábban nagyon zavaros jeleket kaptunk, mondja Natsch, most pedig láthatjuk, hogy sokkal specifikusabb minden. Natsch szerint csoportja nem vitatja, hogy egy molekula illatának érzékelésében több receptor is részt vehet. Az eredményeik inkább arra utalnak, hogy egyetlen OR is felelős lehet egy specifikus illatkategóriáért.

Mainland szerint a C-terminális módosítása, amit a svájci csapat szabadalmaztatni kíván, olyan potenciális áttörés, amellyel az akadémiai laboratóriumok is foglalkozni akarnak majd. „Ha ez reprodukálható, akkor ez egy elég nagy ugrás lehet ezekben a vizsgálatokban a receptorokhoz tartozó ligandumok megtalálása során” – mondja. Az előrelépés a parfümgyártásnak is hasznára válhat. A gyártók szeretnék tudni, mely molekulák elengedhetetlenek egy illat létrehozásához, mert egy-egy összetevőről bármikor kiderülhet, hogy nem biztonságos, drága vagy nehezen beszerezhető.

Mainland és de March azonban egyaránt hangsúlyozzák, hogy az eredményeket még meg kell erősíteni. Egyrészt a C-terminális módosítása nem működött minden tesztelt receptor esetében. Másrészt néhány fontos parfümipari illat, például az eukaliptusz és a szantálfa kapcsán a megfelelő ligandumok keresése eredménytelen maradt. Mainland azt is megjegyzi, hogy Natsch és kollégái nem magyarázták meg, hogyan mérték az egyes illatok emberi érzékelését.

Mindkét kutató egyetért abban, hogy a kombinatorikus modell továbbra is meggyőzőnek tűnik. A svájci csapat alapvetően az arányokról vitázik, mondja Mainland. „Leginkább azon, hogy egy kis számú receptort aktiválódik, vagy inkább egy széles körű készlet? De lehetséges az egész szűkebb keretek között működik, mint gondoltuk” – mondja.