Исследователи из Рокфеллеровского университета и Университета Токио показали, что механизм восприятия запахов у насекомых существенно отличается от аналогичных механизмов у прочих живых существ. Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Nature.
До сих пор исследователи полагали, что обоняние у насекомых устроено так же, как у большинства живых существ. Общая схема восприятия запаха такова: молекулы какого-либо вещества попадают на поверхность клеток носа, где расположен большой белок, получивший название G-белок сопряженный обонятельный рецептор. Активированный рецептор через G-белок запускает цепь событий, в результате которой в мозг попадает сигнал о наличии запаха. Одно из важнейших "звеньев" этой цепи - открытие "молекулярных ворот".
Однако у насекомых события развиваются по другому сценарию. Один из авторов работы Лесли Вошелл рассказал, что насекомые "избавились ото всех этих переходных событий и активируют "молекулярные ворота" напрямую".
"Ворота" образованы белком, напоминающим по форме бублик. Они представляют собой ионный канал, который в открытом состоянии пропускает в клетку определенные ионы. Когда молекула вещества присоединяется к ионному каналу - он меняет свою форму и "открывается". Поток ионов, попадая внутрь клетки, запускает цепь сигналов, приводящих, в конце концов, в мозг.
В Токийском университете соавтор работы Кадзусиге Тоухара и его коллеги измеряли, сколько времени требуется для открытия ионного канала, и записывали электрический сигнал, возникающий при прохождении потока ионов внутрь клетки. Время возникновения тока оказалось существенно меньше, чем они ожидали, исходя из гипотезы об участии в формировании сигнала G-белок сопряженного рецептора. Кроме того, при "выключении" нескольких белков, вовлеченных в цикл передачи сигнала через G-белок сопряженный рецептор, ученые не обнаружили изменений активации ионного канала.
Суммируя полученные данные, исследователи пришли к выводу, что сигнальный путь, связанный с G-белком, не участвует в механизме восприятия запаха насекомыми. Они провели еще несколько экспериментов, которые показали, что ионный канал прямо активируется молекулами вещества.
Вошелл и коллеги сосредоточились на изучении самого ионного канала. По словам Вошелла, он оказался не похож "ни на один ионный канал на Земле". Ионные каналы, отвечающие за восприятие запаха у насекомых, состоят из двух белков: собственно обонятельного рецептора и его корецептора. Если строение корецептора оказалось типичным для белков, выполняющих эту функцию, то сам рецептор является уникальным. Вместе рецептор и корецептор образуют неселективный катионный канал. То есть этот ионный канал пропускает внутрь клетки положительно заряженные ионы - катионы.
Ранее Вошелл и коллеги показали, что популярный репеллент DEET также блокирует обонятельные рецепторы насекомых, а также некоторые другие ионные каналы, не связанные с восприятием запахов. Все ионные каналы, которые блокируются DEET, являются неспецифическими проводниками катионов.