Une équipe de chercheurs dirigée par l’Université Duke, l’Université de Californie à San Francisco et le Beckman Research Institute de City of Hope a conçu des récepteurs odorants pour révéler la base moléculaire de la discrimination des odeurs.
Les animaux vertébrés perçoivent les odeurs via des récepteurs odorants (OR) couplés aux protéines G. Les humains possèdent environ 400 récepteurs de ce type, qui nous permettent de distinguer les bonnes odeurs des mauvaises odeurs que nous rencontrons.
La famille OR comprend deux classes principales. Les OR de classe I sont adaptés aux acides carboxyliques, capturant les odeurs de vinaigre, de lait avarié, de sueur, de certains fromages, de graisses animales et de certaines huiles de cuisson. Les OR de classe II répondent à une grande variété de substances odorantes et représentent la majeure partie du sens de l’odorat humain.
Comprendre comment le système olfactif détecte et distingue les substances odorantes aux propriétés physicochimiques diverses reste un défi en raison de la difficulté de visualiser ces sites récepteurs naturels en action.
L’observation des salles d’opération interagissant dans un nez humain est hors de portée de la technologie de laboratoire actuelle. Heureusement, les chercheurs ont découvert que recréer les salles d’opération dans un environnement de laboratoire synthétique est une chose que la science peut faire.
Dans l’étude, « Les récepteurs odorants conçus éclairent les bases de la discrimination des odeurs » publié dans Natureles chercheurs ont utilisé des OR conçues à l’aide d’une stratégie de conception de protéines consensuelle pour découvrir les propriétés moléculaires des interactions odorantes avec l’OR.
Les RO modifiées ont été génétiquement modélisées d’après les 17 principales sous-familles de RO humaines, fournissant ainsi des modèles pour des RO natives individuelles présentant une similarité de séquence et de structure élevée.
Une fois les blocs d’opération conçus, l’équipe a créé des instructions génétiques personnalisées (ADN synthétique) pour produire ces récepteurs synthétiques. L’ADN synthétique a ensuite été inséré dans des vecteurs, de petites molécules d’ADN circulaires capables de se répliquer indépendamment au sein d’une cellule hôte.
Ces vecteurs ont été introduits dans des cellules humaines cultivées en laboratoire, en utilisant les cellules comme de minuscules usines qui transformaient les instructions génétiques en protéines OR modifiées.
Les chercheurs ont mené des tests d’accumulation d’AMPc pour tester l’activité des blocs opératoires modifiés en réponse à des odeurs spécifiques. Ce test mesure la production d’AMP cyclique (AMPc), une molécule impliquée dans la transduction du signal.
Un test AMPc utilise généralement une réponse de luminescence qui devient plus faible pendant l’activité du site de liaison, donnant aux chercheurs une confirmation visuelle et fournissant une mesure quantitative de l’activation du récepteur lorsque les substances odorantes interagissent avec les blocs d’opération modifiés.
En comparant les réponses des OR modifiées à diverses substances odorantes, l’étude a révélé des modes distincts de mécanismes de liaison et d’activation des odorants entre les OR de classe I et de classe II.
La nouvelle approche de la méthode surmonte le plus grand obstacle que les chercheurs ont rencontré dans la découverte de la reconnaissance moléculaire des substances odorantes par la superfamille OR. Cet effort fera grandement progresser les recherches futures sur la manière dont le système olfactif détecte et distingue un large éventail de substances odorantes.
Plus d’informations :
Claire A. de March et al, Les récepteurs odorants artificiels éclairent les bases de la discrimination des odeurs, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-08126-0
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