ТАСС, 16 августа. Ученые из России выяснили механизмы работы ключевой части обонятельных рецепторов насекомых, что позволит в будущем создать эффективные инсектициды и новые медицинские препараты. Об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий со ссылкой на статью в научном журнале Molecular Biology Reports.
"Как это ни парадоксально, у нас до сих пор нет полного представления о механизмах обоняния насекомых, во многом определяющего поведение этих беспозвоночных. Результаты нашего исследования могут быть использованы не только для разработки новых репеллентов, но и для проведения скрининга лекарственных препаратов", – рассказал один из авторов исследования, профессор Сколковского института науки и технологий Константин Лукьянов.
Насекомые распознают запахи и феромоны при помощи специализированных нервных клеток, расположенных внутри антенн, усиков и других аналогичных выростов на их голове. Многие членистоногие обладают тысячами подобных рецепторов, что позволяет им распознавать огромное число запахов и использовать обоняние в качестве главного инструмента для поиска пищи и сородичей, а также для распознавания различных угроз.
В последние годы биологи начали активно изучать то, как работают обонятельные рецепторы, что позволяет создавать вещества, отпугивающие комаров и прочих кровососов, а также привлекающие внимание опылителей и других полезных симбиотических беспозвоночных. Несмотря на большой прогресс в этой области, биологи пока не до конца понимают, как работают эти нервные клетки.
Лукьянов и его коллеги сделали большой шаг в эту сторону. Им удалось раскрыть механизмы работы обонятельных рецепторов, ключевым компонентом которых является молекула, которую биологи называют Orco. Эта белковая цепочка обладает одной и той же структурой в рецепторах, распознающих самые разные летучие молекулы и феромоны, что делает ее особенно интересной для изучения.
Российские ученые раскрыли механизм работы Orco в рамках опытов, в ходе которых они меняли структуру этой белковой цепочки и наблюдали за тем, как эти перемены влияли на активность обонятельных рецепторов, относящихся к семейству OR. Эти молекулы играют ключевую роль в половом поведении насекомых и в других их жизненных процессах.
Для раскрытия механизмов их работы ученые встроили в человеческие раковые клетки гены, отвечающие за сборку Orco и других компонентов системы обоняния, и проследили за тем, как мутации в них влияли на характер взаимодействия рецепторов с теми молекулами, которые они распознают. Эти опыты указали на то, что характер работы Orco сильно различался для разных типов рецепторов.
"Мы обнаружили, что функциональная "настройка" рецептора, в частности, его чувствительность и скорость реакции, а, возможно, и механизм передачи сигнала, во многом определяются свойствами субъединицы, образующей связь с Orco и распознаваемыми молекулами. Это означает, что для семейства рецепторов OR характерно широкое разнообразие молекулярных механизмов их функционирования", – пояснил Лукьянов.
Последующие опыты и наблюдения за работой рецепторов конкретных насекомых, как надеются ученые, позволят раскрыть другие особенности в их работе и понять, как можно научиться управлять их активностью при помощи различных коротких молекул. Это позволит создать новое поколение репеллентов и средств, завлекающих вредителей в ловушки, а опылителей – к посадкам сельскохозяйственных культур.
Кроме того, ученые предполагают, что обонятельные рецепторы насекомых можно использовать для того, чтобы контролировать работу нейронов и других типов клеток млекопитающих. По словам профессора Лукьянова, сейчас его команда проводит первые опыты такого рода на культурах телец, которые можно активировать при помощи электрических сигналов.