Los mamíferos tienen un sistema sensorial exquisitamente afinado que les dice si están oliendo una naranja o una rosa. Al igual que las teclas del teclado de un piano, cada componente de una mezcla de olores golpea solo un acorde de activación de neuronas olfativas. Estos acordes se combinan para formaruna melodía que se "escucha" en el cerebro como claramente cítrica o dulce y floral.
Más de 25 años de investigación en neurobiología nos han proporcionado el entendimiento de que existe una correspondencia uno a uno entre los olores individuales detectados por una neurona sensorial olfativa y el receptor químico que expresa. Esta vinculación patentada explica cómo la información distintaacerca de los olores viaja a lo largo de vías sensoriales paralelas hasta el cerebro y le permite identificar y distinguir diferentes olores en el mundo.
Esa comprensión incluyó el mecanismo detrás de esta correspondencia: la actividad de los receptores acoplados a proteína G de siete transmembranas GPCR en las neuronas sensoriales. Como su nombre lo indica, estos quimiorreceptores atraviesan una membrana celular siete veces. Son la fuente de una sustancia bioquímicacascada de señales dentro de la neurona que llega al cerebro para decir "naranja" o "rosa" o cualquier otro olor que se pueda detectar.
O al menos este parecía ser el caso.
Los científicos de la Escuela de Medicina de Harvard han descubierto una forma nueva y diferente en la que se detectan algunos olores en lo que se conoce como el "collar olfativo", un subsistema de neuronas sensoriales cuyos axones rodean el bulbo olfativo, que exploraron en ratones. La nueva clasede los quimiorreceptores que descubrieron define un mecanismo alternativo para la detección de olores y una nueva lógica para el olfato de los mamíferos que tiene más en común con el gusto que con el olfato.
Sus hallazgos, de un equipo dirigido por Sandeep Datta, profesor asistente de neurobiología de HMS, se publicaron el 26 de mayo en celda .
"Encontramos una forma totalmente diferente de detectar olores y una familia de receptores que no se había caracterizado previamente", dijo Paul Greer, investigador en neurobiología del HMS y coautor principal del artículo.
Los receptores del collar abarcan la membrana de la neurona cuatro veces, no siete. Y en lugar de que cada neurona sensorial del collar exprese solo un receptor, cada neurona del collar expresa una familia completa de receptores, lo que invierte el receptor de un receptor por neuronadogma.
"Creemos que este nuevo sistema olfativo está configurado de una manera que alerta al cerebro de la presencia de algún tipo de estímulo químico, en lugar de proporcionar un patrón preciso como el resto del sistema olfativo", dijo Daniel Bear, un PhDestudiante en el Programa de Harvard en Neurociencia y co-primer autor del artículo.
¿Qué tipos de olores podrían ser tan cruciales como para justificar un sistema de alerta?
Los investigadores del HMS ya sabían que las células del collar olfativo tienen receptores que detectan el dióxido de carbono, un estímulo naturalmente aversivo para el ratón. Se preguntaron si esos detectores innatos habían evolucionado para estimular comportamientos importantes como evitar amenazas.
Este sistema de alerta olfativo parece tener un origen antiguo, pero sigue teniendo valor para los animales. En lugar de discriminar entre los olores, estos receptores de collar pueden detectar una variedad de olores que desencadenan comportamientos innatos particulares.
Según Datta, encontrar estos receptores requería "pescar sin anzuelo".
Los científicos buscaron receptores olfativos de collar utilizando pantallas genéticas que identificaron moléculas que podrían ser quimiorreceptores. Sorprendentemente, no encontraron ningún GPCR. Sin ese gancho, que se había utilizado para descubrir todos los receptores odorantes de mamíferos actualmente conocidos, en su lugar buscaron proteínas queatravesaban la membrana, salían de la célula para detectar olores y entraban en la célula para comunicar un mensaje que serviría como señal al cerebro. Además, especularon que los quimiorreceptores de collar estarían codificados por genes que evolucionarían rápidamente.
Cuando los investigadores encontraron candidatos a quimiorreceptores probables, los probaron para ver si podían detectar una variedad de productos químicos. Para su sorpresa, las feromonas de ratón y los ácidos grasos insaturados de cadena larga, un ingrediente importante en las semillas de girasol, nueces y otrosrequisitos de la dieta del ratón - produjo las respuestas más sólidas.
"Creo que los ligandos odorantes que encontramos representan algunas de las características que estos receptores han evolucionado para detectar", dijo Bear. "No sabemos con seguridad cuáles son las fuentes biológicamente relevantes de estas moléculas, pero esa es una de lascosas que estamos interesados en averiguar ahora ".
Datta dijo que se desconoce si el sistema que descubrieron es un detector de uso general de señales químicas; es decir, detecta señales dentro y fuera del cuerpo. También está interesado en comprender cómo el cerebro interpreta la información que llega desdeel sistema de collar olfativo.
"Este sistema viola la lógica utilizada por el resto del sistema olfativo, por lo que el cerebro debe estar haciendo algo especial con la información", dijo. "No sabemos qué es esto, pero estamos muy emocionados de miraren el cerebro y descúbrelo ".
Debido a que esta familia de receptores también está presente en humanos, este trabajo sugiere que los receptores recientemente identificados pueden mediar la comunicación química entre las personas y el medio ambiente, una posibilidad intrigante que también se está investigando.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Elizabeth Cooney. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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