Роль металів у нюху ссавців низькомолекулярних сполук сірки

Ерік Блок

кафедра хімії університету в Олбані, Державний університет Нью-Йорка, Олбані, Нью-Йорк 12222, США

Віктор С. Батіста

b Хімічний факультет Єльського університету, Нью-Хейвен, штат Коннектикут 06520, США

Хіроакі Мацунамі

c Відділ молекулярної генетики та мікробіології та Нейробіологія Інституту наук про мозок Дюка, Медичний центр Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна 27710, США

Ханьї Чжуан

d Інститути наук про здоров'я, Шанхайський медичний факультет Університету Цзяотун та Шанхайські інститути біологічних наук Китайської академії наук, Шанхай 200031, Китай

Пощастило Ахмеду

b Хімічний факультет Єльського університету, Нью-Хейвен, штат Коннектикут 06520, США

Анотація

1 Вступ: одоранти та нюхова система

Я нарахував два сімдесят смородів, усі чітко визначені, і кілька смердів!

Нюхова система не еволюціонувала для декодування каталогу Sigma-Aldrich; він еволюціонував, щоб декодувати навколишній світ.

Пороги нюху людини для виявлення серії порівнянних молекул зі структурою CH3 – X. 5а

Моделі, що заповнюють простір етанолом (ліворуч) та етанетіолу (праворуч) (з Вікіпедії).

Нюх можна визначити як "сприйняття центральною нервовою системою (ЦНС) подразника, який активує нюхові рецептори (ОР)". 6a Наше сучасне розуміння того, як працює нюх, багато в чому зобов'язане новаторським дослідженням Нобелівських лауреатів Річарда Акселя (2004), Лінди Бак (2004), Брайана Кобілки (2012) та Роберта Лефковіца (2012) за їх дослідження нюху (Аксель 6b та Buck 6c) та рецептори, пов'язані з G-білками (GPCR; Kobilka 6d та Lefkowitz 6e), відповідно. Нюх у тварин опосередковується спеціалізованими сенсорними клітинами головного нюхового епітелію (ОЕ) в носовій порожнині. У цих клітинах OR вбудовані в 20–30 волоскоподібних війок, прикріплених до кожного з 6–10 мільйонів нюхових сенсорних нейронів (OSN; Рис. 3). Ці дуже дрібні війки купаються в тонкому шарі носового слизу, в якому розчиняються запахи. OSN також проектують нейрони - перший черепний нерв (CN I) - синапс з нейронами другого порядку в нюховій цибулині (OB). Основна роль ОСН полягає у виявленні екологічної інформації (наприклад, одорантів) та передачі цієї інформації до ОВ. 7а

Нюхова система людини. 1: Нюхальна цибулина 2: Мітральні клітини 3: Кістки 4: Носовий епітелій 5: Клубочок 6: Нюхові сенсорні нейрони (OSN), що закінчуються нюховими рецепторами (ОР) на віях, купаються в носовій слизі [Патрік Дж. Лінч, медичний ілюстратор; з Вікіпедії: Olfaction].

Принципова схема передачі нюхового сигналу. Трансдукція нюхового сигналу починається з активації нюхового рецептора (ОР) у циліарній мембрані; це призводить до збільшення циклічного синтезу AMP (cAMP) за рахунок активації ферменту аденилілциклази типу III (ACIII) через каскад, сполучений з білком G (Golf). Збільшення концентрації цАМФ призводить до відкриття циклічних іонних каналів із зародженими нуклеотидами (CNG), що призводить до збільшення внутрішньоклітинної концентрації Са 2+ та деполяризації клітинної мембрани активованим Са 2+ каналом Cl. Серед кількох молекул передачі нюхових сигналів, як відомо, нюховими специфічними молекулами є OR, білок-маркер нюху (OMP), α-субодиниця білка Golf (Gαolf) та ACIII. [Відтворено з Kang, 2012] 9

Як уже вказувалося, при активації одорантами ОР зазнають конформаційних змін, що супроводжуються каскадом подій, що називається трансдукцією сигналу, трансформуючи хімічну енергію зв’язування одорантів, що в кінцевому підсумку спричиняє деполяризацію нюхових нейронів та передачу сигналів мозку, що призводить до розпізнавання одоранту сприйняття. Кожен OSN експресує лише один з генів АБО. Усі ОСН, що виражають однакові АБО, посилають свої аксони (довгі, тонкі виступи нервових клітин або нейронів, які проводять електричні імпульси) до цілей в нюховій цибулині, званих клубочками. Аксони з усіх клітин, що експресують певний АБО, сходяться до двох або кількох клубочків в ОВ головного мозку. 7б