El mosquito, enemigo jurado de los tobillos y los codos expuestos, localiza cada comida sangrienta utilizando un sentido del olfato finamente sintonizado. Sin embargo, no todos los insectos pueden olfatear carne vulnerable. Las mariposas, por ejemplo, no se alimentan del cuello sino del néctar, yen consecuencia, se destacan por oler las flores. De hecho, cada sistema olfativo de insectos se adapta al hábitat y necesidades particulares de una especie. Y un nuevo estudio de un grupo de científicos de Rockefeller sugiere que esta versatilidad se ve facilitada por la estructura única de iones activados por el olorcanales.
en un artículo reciente, publicado en Naturaleza Vanessa Ruta y sus colegas describen la estructura de uno de esos canales iónicos y proponen una explicación de cómo evolucionaron los diversos canales para acomodar la vida de los insectos en una gran variedad de nichos ecológicos.
Leslie Vosshall, ahora profesor de Robin Chemers Neustein en Rockefeller, identificó por primera vez los receptores de olor a insectos. Específicamente para los insectos, estas estructuras son completamente diferentes de los receptores de olor en humanos y otros animales; y durante muchos años, los investigadores pudieronno determina cómo se veían ni cómo funcionaban. Aprovechando los avances recientes en microscopía electrónica, la investigación de Ruta responde así a preguntas de larga data sobre el olfato y la evolución de los insectos.
Detectando diversidad
Diferentes especies de insectos tienen diferentes números y tipos de receptores de olor, lo que refleja el rango de olores que importan a las abejas, termitas, cucarachas y sus innumerables hermanos insectos. Los investigadores estiman que decenas de millones de variedades de receptores han evolucionado, cada uno sintonizado para detectar unquímico u olor específico. A pesar de esta diversidad, todos los receptores funcionan de la misma manera: forman un canal iónico, un pasaje para partículas cargadas, que se abre solo cuando el receptor encuentra su odorante objetivo.
"Los receptores de olor a insectos son muy probablemente la familia más grande de canales iónicos en la naturaleza, y son increíblemente diversos", dice Ruta, la profesora asociada de Gabrielle H. Reem y Herbert J. Kayden. "Así que nos enfrentamos a un problema fundamentalmisterio: ¿cómo se obtienen millones de variantes de un canal que son tan diferentes pero que hacen lo mismo? "Para comprender cómo los insectos logran este delicado equilibrio de diversidad y consistencia, el equipo de Ruta fijó su mirada en una subunidad de canal conocida como Orco.
Los canales iónicos olfativos están formados por una proteína Orco y una combinación de proteínas receptoras de olor, que varían de una especie a otra. Debido a que Orco aparece tan consistentemente en el mundo de los insectos, el equipo de Ruta sospechó que, al estudiar esta subunidad, podrían desarrollar unmejor comprensión de cómo funcionan estos canales.
Utilizando la microscopía de crioelectrones, un método para analizar las características de las proteínas mediante la emisión de electrones en una muestra congelada, los investigadores definieron la estructura de un canal hecho completamente de proteínas Orco llamado homómero Orco. Encontraron que este canal consiste en unporo central, la región a través de la cual fluyen los iones, rodeada por cuatro subunidades. También observaron que las subunidades están unidas en un solo punto, que Ruta denomina dominio de anclaje.
"Es casi como un ramo con cada flor unida en el centro y los tallos separados en diferentes direcciones", dice ella.
Más que bonito, este ramo microscópico ofrece pistas sobre cómo evolucionó la diversidad de receptores. Anteriormente, no estaba claro cómo un solo complejo podría acomodar físicamente la variedad de receptores de olores que se encuentran en la naturaleza: cómo los "tallos" de proteínas están hechos de diferentes aminoácidoslas secuencias podrían unirse a Orco e interactuar armoniosamente entre sí. Sin embargo, una vez que Ruta observó la estructura del homómero de Orco, dice, todo tenía sentido.
"Si las proteínas están muy juntas, tienen que complementarse químicamente entre sí; pero estas subunidades están muy juntas, apenas se tocan", dice. "Al concentrar las interacciones en el dominio de anclaje, el resto de la proteína puedediversificar y evolucionar muy rápidamente "
poniéndolo todo junto
En otro experimento, los investigadores analizaron receptores de olores de cuatro especies de insectos muy diferentes. Descubrieron que, aunque estas proteínas varían mucho, comparten características comunes en el dominio de los poros y del ancla, lo que sugiere que estos componentes del receptor se conservan entre especies., los investigadores sospechan que Orco funciona como a prueba de fallas, asegurando que si estas regiones mutan, el canal aún puede hacer su trabajo.
"Orco está desempeñando dos funciones: mantiene todo junto; y también ayuda al canal a funcionar correctamente", dice el investigador asociado Joel Butterwick, autor principal del estudio. "Las regiones involucradas en la unión de diferentes olores son libres de evolucionar porque ustedtener un componente estable que mantenga todo junto "
Más allá de proporcionar información sobre los insectos, esta línea de investigación en última instancia puede conducir a innovaciones de las cuales los humanos pueden beneficiarse directamente. Como mínimo, las picaduras de mosquitos causan protuberancias irritantes y con picazón; pero en muchas partes del mundo también pueden transmitir enfermedades graves, incluida la malaria, el virus del Zika y la fiebre del dengue. Y una forma de prevenir estas enfermedades es interferir con la capacidad de los insectos para oler a sus huéspedes humanos.
Dice Ruta: "Esperamos aprovechar nuestras ideas estructurales para eventualmente desarrollar mejores repelentes y ayudar a aliviar la carga de salud humana asociada con la malaria y otras enfermedades transmitidas por mosquitos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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