Bodossaki Lectures on Demand

Shape versus Vibrations in Olfaction. Theory and Practice

Σκουλάκης Ευθύμιος

9 Δεκεμβρίου 2011

ΟΜΙΛΙΕΣ
EXIT FULL SCREEN VIDEO & SLIDES
ΔΙΑΡΚΕΙΑ 54:02 ΠΡΟΒΟΛΕΣ 1392
ΔΙΑΦΑΝΕΙΕΣ /

Η λειτουργία της όσφρησης αποτελεί ένα πρόβλημα μοριακής αναγνώρισης. Υπάρχουν 100.000 διαφορετικές οσμές, κάθε μέρα δημιουργούνται καινούργιες, ενώ οι υποδοχείς στο ανθρώπινο οσφρητικό επιθήλιο δεν ξεπερνούν τους 400. Πως αναγνωρίζουμε λοιπόν τις διαφορετικές οσμές;

Η αρχική υπόθεση που ήθελε κάθε υποδοχέα να λειτουργεί σαν κλειδαριά και να «υποδέχεται» ως κλειδί μια οσμή δεν μπορεί να εξηγήσει τη δυνατότητα διάκρισης περισσοτέρων οσμών απ ότι ο αριθμός των οσφρητικών υποδοχέων.

Ακόμη όμως και αν δεχθούμε την τροποποιημένη μορφή της θεωρίας που θέλει συνδυασμό υποδοχέων να  σχετίζεται με την αναγνώριση οσμών, σκοντάφτουμε σε ένα άλλο παράδοξο: μόρια με εξαιρετικά όμοια τρισδιάστατη δομή μυρίζουν πολύ διαφορετικά, ενώ μόρια που μυρίζουν το ίδιο διαφέρουν σε  τρισδιάστατη δομή. Με άλλα λόγια, αν οι οσφρητικοί  υποδοχείς λειτουργούσαν ως κλειδαριές, θα έπρεπε το σχήμα των μορίων να επιτρέπει την πρόβλεψη της οσμής. Ωστόσο αυτό δεν συμβαίνει.

Λύση στο πρόβλημα του τρόπου λειτουργίας της όσφρησης δίνει μια υπόθεση που αρχικά διατυπώθηκε από τον βρετανό χημικό Sir Malcolm Dyson, το 1938 και στη συνέχεια επανήλθε στο προσκήνιο από τον βιοφυσικό Luca Turin. Η θεωρία βασίζεται στο γεγονός ότι τα άτομα ενός μορίου δονούνται με συγκεκριμένη συχνότητα και θέλει τους οσφρητικούς υποδοχείς να αναγνωρίζουν λειτουργικές ομάδες μορίων και όχι τη στερεοδιάταξή τους.

Με βάση αυτή τη θεωρία, η οποία υποστηρίζεται από το κβαντικό φαινόμενο του electron tunneling, η μύτη μας λειτουργεί ως σπεκτροσκόπιο!  Η θεωρία επιβεβαιώθηκε με τη βοήθεια μυγών, οι οποίες ήταν σε θέση να διαχωρίζουν ουσίες που διέφεραν στην ταλάντωση και όχι στη στερεοδιάταξη!

Ο ακριβής μηχανισμός διαχωρισμού των οσμών με βάση την ταλάντωση των μορίων βρίσκεται ακόμη υπό διερεύνηση.

Σκουλάκης Ευθύμιος Ερευνητής Επικεφαλής του Ινστιτούτου Κυτταρικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας στο Ερευνητικό Ινστιτούτο «Αλέξανδρος Φλέμιγκ»

Ο δρ. Ευθύμιος Σκουλάκης είναι ερευνητής επικεφαλής του Ινστιτούτου Κυτταρικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας στο Ερευνητικό Ινστιτούτο «Αλέξανδρος Φλέμιγκ». Πτυχιούχος Βιολογίας του Πανεπιστημίου του Τολέδο στο Οχάιο των ΗΠΑ, ο δρ. Σκουλάκης πραγματοποίησε τη διδακτορική διατριβή του στη Μοριακή Γενετική στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Οχάιο. Εργάστηκε στο Cold Spring Harbor Laboratory, στο Baylor College of Medicine και στο Texas A&M University πριν επιστρέψει στην Ελλάδα.

Τα ερευνητικά ενδιαφέροντά του αφορούν την ανάπτυξη του νευρικού συστήματος της δροσόφιλας. Έχει δημοσιεύσει πλήθος ερευνητικών εργασιών, ενώ είναι academic editor στις επιστημονικές επιθεωρήσεις PLoS ONE και Frontiers in Neurodegenerative Diseases.

Buck end Axel, A novel multigene family may encode odorant receptors: a molecular basis for odor recognition. Cell 1991 Apr 5;65(1):175-87.

Sell S C. On the unpredictability of odor. Angew Chem Int Ed Engl. 2006 Sep 25;45(38):6254-61.
 
Franko et al  Molecular vibration-sensing component in Drosophila melanogaster olfaction. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Mar 1;108(9):3797-802.
 
Brookes et al, Could humans recognize odor by phonon assisted tunneling? Physical review letters 2007 Jan 19;98(3):038101.
 
Nara et alA large-scale analysis of odor coding in the olfactory epithelium. J. Neurosci 2011 Jun 22;31(25):9179-91.