Обонятельные нейроны адаптируются к окружающей среде

Прочитано: 43 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Обонятельные рецепторы, присутствующие на поверхности сенсорных нейронов в полости носа, распознают молекулы запаха и передают эту информацию в мозг. Как этим нейронам удается обнаруживать большую изменчивость сигналов и адаптироваться к разным уровням стимуляции? Совместная группа факультета естественных наук и медицинского факультета Женевского университета (UNIGE) исследовала профиль экспрессии генов этих нейронов в присутствии или в отсутствие стимуляции запахом. Ученые обнаружили неожиданную изменчивость этих профилей в зависимости от выраженного обонятельного рецептора и предыдущего воздействия запахов. Эти результаты можно прочитать в журнале Nature Communications., выделить широкий спектр особенностей обонятельных нейронов и их адаптацию к окружающей среде.

У млекопитающих восприятие запахов обеспечивается миллионами обонятельных нейронов , расположенных в слизистой оболочке полости носа . Эти нейроны имеют на своей поверхности рецепторы, способные специфически связываться с молекулой пахучего вещества. Каждый обонятельный нейрон экспрессирует только один ген, кодирующий обонятельный рецептор, выбранный из репертуара примерно 450 у людей и 1200 у мышей.

Когда летучая молекула распознается рецептором, она активируется и генерирует сигнал, который передается в обонятельную луковицу в головном мозге, сигнал, который затем преобразуется в запах. Обонятельная система реагирует на очень изменчивую среду и должна быть способна очень быстро адаптироваться. Например, во время непрерывной стимуляции определенными пахучими молекулами воспринимаемая интенсивность постепенно уменьшается, а иногда и вовсе исчезает.

Группа профессора Ивана Родригеса с кафедры генетики и эволюции факультета естественных наук в сотрудничестве с профессором Аланом Карлтоном с кафедры фундаментальных нейронаук медицинского факультета интересуется адаптационными механизмами нейронов и, в частности, обонятельных нейронов у мышей. В предыдущем исследовании ученые обнаружили, что после стимуляции рецептора молекулой одоранта в течение менее часа в нейроне снижалась экспрессия гена, кодирующего этот рецептор, что указывает на очень быстрый механизм адаптации.

Нейроны с определенным профилем

Биологи продолжили этот подход и исследовали возможность того, что эта адаптация к обонятельному опыту влияет не только на ген, кодирующий рецептор, но и на другие гены. Для этого профиль генов, экспрессируемых до и после обонятельной стимуляции, был определен в тысячах обонятельных нейронов путем секвенирования их матричных РНК (молекул, которые впоследствии позволяют производить белки).

«К нашему удивлению, мы обнаружили, что в состоянии покоя, то есть в среде без стимуляции, профили матричных РНК популяций обонятельных сенсорных нейронов мыши уже сильно отличаются друг от друга и специфичны для обонятельного рецептора, который они экспресс», — сообщает Луис Флорес Хорг, докторант кафедры генетики и эволюции и соавтор исследования. Нейроны, экспрессирующие один и тот же рецептор, не только имеют один и тот же рецептор, но также различаются по экспрессии сотен других генов. Гены, уровень экспрессии которых, по-видимому, определяется выраженным обонятельным рецептором, который, таким образом, играет двойную роль.

Одна молекула изменяет экспрессию сотен генов

Затем биологи проанализировали экспрессию генов в этих нейронах после стимуляции пахучими молекулами. Они заметили, что эти молекулы вызывают массивные изменения в экспрессии генов в активированных нейронах. «Хотя считалось, что связывание молекулы запаха приведет только к активации соответствующего рецептора, мы обнаружили, что обонятельные нейроны резко меняют свою идентичность, модулируя экспрессию сотен генов после активации. И эта новая идентичность снова зависит на экспрессированном рецепторе. Мы сталкиваемся с неожиданным, массивным, быстрым и обратимым механизмом адаптации», — объясняет Иван Родригес, соавтор исследования.

Эта работа показывает, что обонятельные нейроны не следует рассматривать как сенсоры, просто переходящие из состояния покоя в состояние стимуляции, но что их идентичность находится в постоянной эволюции не только в соответствии с выраженным рецептором, но и в соответствии с прошлым опытом. Это открытие поднимает еще один уровень сложности и гибкости обонятельной системы. Понимание того, как определяется эта идентичность, станет следующей задачей женевской команды.

Обонятельные нейроны адаптируются к окружающей среде



Новости партнеров