La prima struttura 3D di un recettore olfattivo umano

Per la prima volta abbiamo mappato la struttura 3D di un recettore olfattivo umano: è un passo importante, che ci consente di capirne di più sul funzionamento di uno dei nostri sensi più complessi e meno conosciuti.

Lo studio, pubblicato su Nature, descrive un recettore olfattivo chiamato OR51E2, dimostrando che “riconosce” l’odore del formaggio attraverso delle interazioni molecolari specifiche che lo attivano. «È la prima foto di una molecola olfattiva che interagisce con uno dei nostri recettori olfattivi», spiega Aashish Manglik, uno degli autori.

Migliaia di miliardi di odori. Il genoma umano contiene geni che codificano 400 recettori olfattivi, che sono in grado di identificare diversi odori. Questi geni sono stati scoperti nei mammiferi nel 1991: negli anni Venti del secolo scorso si pensava che il naso umano riuscisse a percepire circa 10.000 odori, ma uno studio del 2014 ha elevato questo numero a oltre mille miliardi.

Ogni recettore olfattivo è in grado di interagire con un solo sottogruppo di molecole olfattive, dette odoranti, e un singolo odorante può attivare diversi recettori. «È un po’ come toccare la corda di un pianoforte», spiega Manglik. «Invece di suonare solo una nota, quando si premono vari tasti in contemporanea si attiva la percezione di un odore diverso».

Le difficoltà (fino a ora). Finora non abbiamo mai potuto studiare i recettori olfattivi utilizzando metodi di laboratorio standard, perché abbiamo riscontrato diversi problemi tecnici: la maggior parte di essi, infatti, non può sopravvivere in una cellula che non sia un neurone sensoriale olfattivo.

Questo significa che i recettori olfattivi non possono essere coltivati o stabilizzati nelle linee di cellule normalmente utilizzate in laboratorio. «Per avere abbastanza campioni dovremmo dissezionare migliaia di nasi di roditori, non è fattibile», commenta Matthew Grubb, neuroscienziato del King’s College London che non ha partecipato allo studio.

Recettore OR51E2. Ora i ricercatori si sono focalizzati sul recettore OR51E2, che ha funzioni che vanno oltre il riconoscimento degli odori e si trova anche nei tessuti intestinali, epatici e della prostata, oltre che nei neuroni olfattivi. L’OR51E2 interagisce con due odoranti: l’acetato, che sa di aceto, e il propionato, che sa di formaggio.

Gli studiosi ne hanno analizzato la struttura utilizzando la microscopia crioelettronica (una tecnica di osservazione al microscopio che permette di visualizzare le biomolecole, come le proteine, dopo averle “congelate” molto velocemente) e servendosi di simulazioni computerizzate per creare un modello a scala atomica che illustrasse come il recettore interagisce con i due odoranti.

Studiare altri recettori. L’OR51E2 è un recettore olfattivo di classe I: solo il 10% dei geni codificano questo tipo di recettori; gli altri codificano recettori di classe II, che riconoscono normalmente una più vasta gamma di odori. Il prossimo passo della ricerca, dunque, è studiare altri esempi di recettori olfattivi umani e identificarne la struttura, per avere un quadro sempre più chiaro di come funziona il nostro olfatto.