La capacidad del ser humano para detectar olores y distinguir entre ellos se debe a las proteínas que se encuentran en la nariz y que se conocen como receptores de olor. Estas proteínas se unen a las moléculas odorantes que llegan a la nariz, lo que permite que el cerebro procese y perciba el olor.
Aunque el genoma humano contiene 400 de estos receptores olfativos, los científicos saben poco acerca de cómo interactúan con las moléculas odorantes. Tampoco saben mucho sobre cómo codifican los olores en el cerebro. En un estudio publicado en la revista Nature, los investigadores informan haber logrado un avance en la comprensión de cómo funcionan estos receptores.
Descifrando el misterio de cómo olemos
El equipo de científicos, liderado por Aashish Manglik, químico farmacéutico de la Universidad de California en San Francisco, se centró en el receptor olfativo humano OR51E2. Este tiene la capacidad de detectar dos moléculas odorantes: acetato, que tiene un olor a vinagre, y propionato, que huele a queso. Los científicos lograron purificar el receptor y analizar su estructura 3D mediante criomicroscopía electrónica, una técnica de imagen que permite una resolución atómica. También utilizaron simulaciones asistidas por computadora para modelar cómo la proteína interactúa con el olor a escala atómica.
Lo que descubrieron los científicos es que el propionato se une a OR51E2 a través de enlaces iónicos y de hidrógeno específicos. Estos se anclan el ácido carboxílico del propionato a un aminoácido, la arginina, en una región del receptor llamada bolsillo de unión. La unión al propionato altera la forma de OR51E2, lo que enciende el receptor. Los investigadores demostraron que las mutaciones que afectan a la arginina impiden que el propionato active OR51E2.
Los resultados de este estudio son significativos porque, hasta ahora, los científicos habían tenido dificultades para estudiar cómo los receptores olfativos humanos interactúan con las moléculas odorantes. Aunque se sabe que cada receptor olfativo puede interactuar solo con un subconjunto de moléculas olorosas, y que un solo odorante puede activar múltiples receptores, los desafíos técnicos en la producción de proteínas de receptores olfativos de mamíferos utilizando métodos de laboratorio estándar habían dificultado el estudio de cómo estos receptores se unen a los odorantes. El hecho de que los científicos hayan logrado purificar y analizar la estructura 3D de OR51E2 es un importante paso adelante en la comprensión de cómo funciona el sentido del olfato humano.
El siguiente paso en la investigación
El siguiente paso en esta línea de investigación es la creación de un atlas molecular de los receptores olfativos que mapee sus estructuras químicas y qué combinaciones de receptores corresponden a olores particulares. Esto es algo que los científicos han estado tratando de hacer durante mucho tiempo. Pero que ha estado fuera del alcance de la ciencia hasta ahora.
Aunque el receptor OR51E2 es específico para el propionato y acetato, el proceso de identificación de olores no se limita a la unión de un solo odorante a una sola molécula de receptor. OR51E2 es un receptor olfativo de clase I que representa solo alrededor del 10% de los genes de receptores olfativos humanos. Los receptores de clase II, que comprenden la mayoría de los genes, generalmente tienen la capacidad de reconocer una gama más amplia de olores y pueden tener mecanismos muy diferentes, según la neurocientífica Vanessa Ruta de la Universidad Rockefeller en Nueva York. Es crucial estudiar otros receptores olfativos humanos y comprender sus estructuras para obtener una comprensión más completa de cómo se reconocen los olores.
Referencias:
How do we smell? First 3D structure of human odour receptor offers clues: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00818-3
