Ученые наконец увидели то, что всегда было под носом

Возможно, скоро сбудется мечта химиков о карте взаимодействия тысяч молекул с сотнями обонятельных рецепторов, по которой можно было бы создавать новые вещества, заранее зная, как они будут пахнуть.

Сегодня определить запах вещества по структуре его молекул почти невозможно: стоит убрать один атом или одну связь — и условный аромат жасмина превратится в запах тухлых яиц. Кроме того, нужно понимать, как именно активируются обонятельные рецепторы, а их у человека около 450, и каждый может взаимодействовать с несколькими молекулами одной группы запахов (одна молекула при этом воздействует на несколько рецепторов). Когда рецептор распознает молекулу, он подает в мозг сигнал, который мы воспринимаем как запах. Чем-то похоже на построение музыкального аккорда.

Слева — изображение рецептора OR51E2, который уловил пропионат, полученное с помощью криоэлектронного микроскопа (a — общий вид, b — приближение), справа — компьютерная симуляция Инфографика: © Springer Nature

Чтобы визуализировать то, что происходит у нас в носу, когда мы чувствуем запах, исследователи из University of California использовали криоэлектронную микроскопию. Ее применяют, когда нужно рассмотреть структуру молекулы в высоком разрешении. Чтобы разглядеть все в деталях, необходимо заморозить молекулы в физрастворе — в 2017 году за это исследование была присуждена Нобелевская премия.

Криоэлектронный микроскоп показал, что пропионат прочно прилипает к OR51E2 в нескольких местах благодаря своей специфической форме, активируя его. Кроме того, исследователи зафиксировали, что рецептор не только распознает запах, но и пытается определить, не принадлежит ли он испорченному продукту. 

Вместе с тем исследователи начали разбираться в способности рецепторов улавливать тонкий запах, который появился и тут же исчез. Но это уже будет целью других научных изысканий. Если работа в этом направлении даст результаты, возможно, в будущем ученые научатся создавать новые запахи, как сейчас разрабатывают лекарства.