Ученые «разгадали» алгоритм, по которому действуют обонятельные клетки
В новой работе группа биоинформатиков и специалистов по системной биологии из США определила, как обонятельные нейроны млекопитающих «выбирают», какой у них будет тип рецептора. Оказалось, что процесс регулируется на трех уровнях и описывается простой блок-схемой.
Что вы узнаете в статье
- Как обонятельные нейроны млекопитающих выбирают один тип рецептора при сохранении разнообразия во всей популяции клеток
- Почему на поверхности каждого обонятельного нейрона находятся рецепторы только одного типа
- Как зональная структура обонятельного нерва ограничивает набор рецепторов, доступных конкретной клетке
- Как случайная эпигенетическая активация и конкуренция за клеточные ресурсы регулируют выбор гена рецептора
- Почему при выборе псевдогена клетка повторяет этап случайной эпигенетической активации
Содержание
Восприятие запаха начинается со связывания «ароматных» молекул с рецепторами на поверхности нейронов, расположенных в слизистой оболочке носа. Нос млекопитающих различает более тысячи запахов, для каждого типа молекулы — свой тип рецептора, но на поверхности каждого нейрона есть рецепторы только одного типа. В новом исследовании ученые выяснили, как клеткам удается «выбирать» строго один тип рецептора, при этом поддерживая их разнообразие во всей популяции обонятельных нейронов. Результаты их работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые создали модель выбора и экспрессии — считывания гена для последующего синтеза белка — обонятельных рецепторов для клетки «модельного носа», обонятельные рецепторы которой представлены всего 100 аллелями — версиями гена, кодирующего рецепторы. Такой выбор связан с открытием зональной структуры обонятельного нерва: генетических вариантов рецепторов — тысячи, но в каждой области сосредоточены рецепторы одной группы — примерно по сто типов.
Анализ модели показал, что экспрессия обонятельных рецепторов в нервных клетках регулируется на трех уровнях.
На первом этапе регуляции клетка «выбирает» подмножество доступных для экспрессии рецепторов в соответствии с тем, в какой зоне она расположена. Затем специализированный белок модифицирует случайно выбранные аллели, и некоторые из них преодолевают эпигенетический порог, то есть становятся наиболее «заметными» для белков, считывающих ДНК. После этого, как правило, активным остается только один ген. В противном случае включается третий механизм регуляции — конкуренция за ресурсы клетки, обеспечивающие экспрессию генов. Если после реализации всех стадий для экспрессии был отобран псевдоген — «устаревшая» и неактивная копия гена, клетка повторяет этап случайной эпигенетической активации.
Таким образом, достаточно простая блок-схема описывает механизм регуляции, годами остававшийся загадкой для исследователей. Созданную учеными модель можно использовать в дальнейших экспериментах и совершенствовать по мере получения новых данных о работе обонятельных рецепторов.
Источник: Chrdk.
Не пропустите самое важное о науке и здоровье!
Подпишитесь на рассылку и получайте самые важные новости прямо на вашу почту
Ключевые выводы
- Восприятие запаха начинается со связывания молекул с рецепторами на поверхности обонятельных нейронов слизистой носа
- Каждый обонятельный нейрон несет рецепторы только одного типа, хотя в популяции клеток представлены тысячи вариантов
- Модель показала, что выбор рецептора регулируется на трех уровнях: зональном, эпигенетическом и ресурсном
- После случайной активации обычно активным остается только один ген обонятельного рецептора
- Если выбран псевдоген, клетка повторяет случайную эпигенетическую активацию, чтобы получить рабочий вариант рецептора
Опубликовано
Июль, 2024
Продолжительность чтения
1-2 мин
Категория
Комплементарная медицина
Поделиться
