Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять

Многие микробиологические лаборатории внезапно осознали, что развенчание загадки этих рецепторов превратилось в самую востребованную тему исследований в современной биологии; это и ознаменовало начало гонки. В кратчайшие сроки промежуточные «микротолчковые» молекулы обонятельного сигнала были клонированы, идентифицированы и классифицированы по своим фармакологическим характеристикам: G-белок, аденилатциклаза и белок, который образовывает активирующийся от цАМФ канал, пропускающий заряженные частицы, создающие электрический отклик. Впервые обонятельная реакция была задокументирована Стюартом Файрстайном, тогда еще студентом старших курсов в Беркли. Он зафиксировал электрический отклик самих ресничек обонятельных рецепторов. Это были потрясающие времена. Перед нами постепенно раскрывалась большая часть сигнального каскада.

В этом каскаде не хватало лишь одного элемента – рецепторов. Неоднократные попытки их идентификации неизменно заканчивались провалом. Исследователи почувствовали, что для открытия такого масштаба нужны ресурсы и данные крупной микробиологической лаборатории. Собственно, так и вышло.

ПРЕКРАСНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Постдокторант[35] Линда Бак работала в лаборатории при Колумбийском университете под руководством Ричарда Акселя, ведущего специалиста по микробиологии. К тому моменту она уже несколько лет вела ряд проектов по изучению эндокринных рецепторов и антител иммунной системы. Заинтересовавшись запахами, она стала читать о них; эта сфера исследований и проблематика изучения обонятельных рецепторов очаровали ее.

Определенный ген в клетке можно найти почти так же, как по одной фразе – целый текст в интернет-браузере. Крошечный фрагмент гена взаимодействует с целым и выдает его местоположение.

Несколькими годами ранее был изобретен метод инструментального исследования под названием полимеразная цепная реакция (ПЦР), благодаря которой можно было взять крошечный фрагмент гена и подвергнуть его воздействию любую ткань тела, где предполагалось наличие полного гена. Крошечный фрагмент гена («проба») выступал детектором как целого гена, так и аналогичных генов, если они там присутствовали; проба повышала концентрацию гена до уровня, на котором его можно было опознать, выделить и использовать запланированным образом. Вы и сами применяете метод поиска по «пробе», когда ищете какой-то конкретный фрагмент из всей мировой литературы. К примеру, вбив в Гугл запрос «Мы считаем очевидными следующие истины»[36], вы обнаружите полный текст Декларации независимости США (можете опробовать этот метод и на других фразах – он крайне эффективен). По сути, ПЦР был идеальным инструментом для охоты за неуязвимыми генами обонятельных рецепторов; просто до этого момента никто не пытался использовать его в этих целях.

Основываясь на предположении, что обонятельные рецепторы относятся к обширному семейству рецепторов, сопряженных с G-белками, Бак подобрала пробы, которые позволили бы обнаружить любые ранее неизвестные рецепторы этого семейства в обонятельном эпителии крысы. С помощью обрезающих ферментов она урезала полученные последовательности генов и запечатлела на биохимическом геле ряд маркеров-полосок, которые доказывали наличие в обонятельном эпителии нового и крайне обширного подсемейства генов GPCR.

Рассказывая эту историю, Бак признается, что поначалу просто не поверила своим глазам, а потому убрала полученные маркеры и ушла домой. На следующее утро она осознала, что результаты очень даже реальны, и показала их Акселю, который пришел в полный восторг от увиденного. В 1991 году в своем докладе они назвали долгожданное открытие генами ольфакторных (обонятельных) рецепторов, ведь именно они несли в себе код, позволяющий клеткам запускать программу производства белков обонятельных рецепторов. Ученые предположили, что в новом подсемействе может обнаружиться до тысячи новых генов.

Открытие генов ольфакторных рецепторов не только позволило разгадать загадку обонятельных рецепторов, но и распахнуло перед человечеством дверь в новую эру исследования механизмов восприятия запахов. За их вклад в развитие науки и открытие, считающееся одним из величайших прорывов в биологии, в 2004 году Бак и Акселю присудили Нобелевскую премию по медицине.

КОНЦЕПЦИЯ БЕЛКОВОГО «КАРМАНА» ДЛЯ ЗАПАХА