Eric Block

un Departament de Chimie, Universitatea din Albany, Universitatea de Stat din New York, Albany, New York 12222, SUA

Victor S. Batista

b Departamentul de Chimie, Universitatea Yale, New Haven, Connecticut 06520, SUA

Hiroaki Matsunami

c Departamentul de Genetică Moleculară și Microbiologie și Departamentul de Neurobiologie, Duke Institute for Brain Sciences, Duke University Medical Center, Durham, Carolina de Nord 27710, SUA

Hanyi Zhuang

d Institutes of Health Sciences, Shanghai Jiaotong University School of Medicine și Shanghai Institutes for Biological Science of Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China

Norocos Ahmed

b Departamentul de Chimie, Universitatea Yale, New Haven, Connecticut 06520, SUA

Abstract

1 Introducere: substanțe odorante și sistemul olfactiv

Am numărat două și șaptezeci de duhoare, toate bine definite și mai multe duhoare!

Sistemul olfactiv nu a evoluat pentru a decoda catalogul Sigma-Aldrich; a evoluat pentru a decoda lumea din jurul nostru.

rolul

Praguri olfactive umane pentru detectarea unei serii de molecule comparabile cu structura CH3 - X. 5a

Modele de umplere a spațiului de etanol (stânga) și etanetol (dreapta) (din Wikipedia).

Simțul mirosului poate fi definit ca „percepția sistemului nervos central (SNC) asupra unui stimul care activează receptorii olfactivi (ORs)”. 6a Înțelegerea noastră modernă a modului în care funcționează simțul mirosului se datorează mult studiilor de pionierat ale laureaților Nobel Richard Axel (2004), Linda Buck (2004), Brian Kobilka (2012) și Robert Lefkowitz (2012) pentru cercetările lor despre olfacție (Axel ) 6b și Buck 6c) și receptori cuplați cu proteina G (GPCR; respectiv Kobilka 6d și Lefkowitz 6e). Olfacția la animale este mediată de celule senzoriale specializate în epiteliul olfactiv principal (OE) din cavitatea nazală. În aceste celule, OR-urile sunt încorporate în cilii asemănători părului de 20-30 atașați la fiecare dintre 6-10 milioane de neuroni senzitivi olfactivi (OSN; Fig. 3). Aceste cilii foarte fine sunt scăldate într-un strat subțire de mucus nazal în care se dizolvă aromele. OSN proiectează, de asemenea, neuroni - primul nerv cranian (CN I) - care se sinapsează cu neuronii de ordinul doi din bulbul olfactiv (OB). Rolul principal al OSN-urilor este de a detecta informațiile de mediu (de ex., Mirositoare) și de a transmite aceste informații către OB. 7a

Sistemul olfactiv uman. 1: Bulbul olfactiv 2: Celulele mitrale 3: Osul 4: Epiteliul nazal 5: Glomerulus 6: Neuronii senzitivi olfactivi (OSN) care se termină în receptorii olfactivi (OR) de pe cili, scăldați în mucus nazal [de Patrick J. Lynch, ilustrator medical; din Wikipedia: Olfaction].

O diagramă schematică a transducției semnalului olfactiv. Transducția semnalului olfactiv începe cu activarea unui receptor olfactiv (OR) în membrana ciliară; aceasta duce la o creștere a sintezei AMP ciclice (AMPc) prin activarea enzimei adenilil ciclază tip III (ACIII) printr-o cascadă cuplată cu proteină G (Golf). Creșterea concentrației AMPc determină deschiderea canalelor ionice ciclice cu nucleotide (CNG), ducând la o creștere a concentrației intracelulare de Ca 2+ și la depolarizarea membranei celulare de către canalul Cl activat cu Ca 2+. Printre mai multe molecule ale transducției semnalului olfactiv, OR, proteina marker olfactiv (OMP), subunitatea α a proteinei Golf (Gαolf) și ACIII s-au cunoscut a fi molecule olfactive specifice. [Reprodus din Kang, 2012] 9

După cum sa indicat deja, atunci când sunt activate de odoranți, OR-urile suferă o schimbare conformațională urmată de o cascadă de evenimente, denumită transducție de semnal, transformând energia chimică de legare a odorizantului provocând în cele din urmă depolarizarea neuronului olfactiv și semnalizarea către creier, ducând la recunoașterea odorantului percepţie. Fiecare OSN exprimă doar una dintre genele OR. Toate OSN-urile care exprimă același SAU își trimit axonii (proiecțiile lungi și subțiri ale celulelor nervoase sau neuronilor care conduc impulsuri electrice) către ținte din bulbul olfactiv numit glomeruli. Axonii din toate celulele care exprimă un anumit SAU converg spre doi sau câțiva glomeruli din OB din creier. 7b