अध्ययन से पता चलता है कि कैसे गंध अणु मानव गंधक रिसेप्टर को करते है सक्रिय

कैलिफोर्निया (एएनआई): यूसी सैन फ्रांसिस्को (यूसीएसएफ) के वैज्ञानिकों ने पहली आणविक-स्तर, 3 डी तस्वीर बनाई है कि कैसे एक गंध अणु एक मानव गंधक रिसेप्टर को सक्रिय करता है, जो घ्राण की हमारी समझ में लंबे समय से चले आ रहे गतिरोध को तोड़ता है।

15 मार्च, 2023 को नेचर में ऑनलाइन प्रकाशित निष्कर्षों से उम्मीद की जाती है कि सुगंध, खाद्य विज्ञान और उससे आगे के प्रभावों के साथ गंध के विज्ञान में रुचि फिर से जागृत होगी। गंधक रिसेप्टर्स, जो प्रोटीन होते हैं जो घ्राण कोशिकाओं की सतह पर गंध अणुओं को बांधते हैं, हमारे शरीर के रिसेप्टर्स के सबसे बड़े और सबसे विविध परिवार का आधा हिस्सा बनाते हैं; उनकी बेहतर समझ विभिन्न प्रकार की जैविक प्रक्रियाओं में नई अंतर्दृष्टि का द्वार खोलती है।

"यह कुछ समय के लिए क्षेत्र में एक बड़ा लक्ष्य रहा है," आशीष मांगलिक, एमडी, पीएचडी, फार्मास्युटिकल केमिस्ट्री के एक सहयोगी प्रोफेसर और अध्ययन के एक वरिष्ठ लेखक ने कहा। उन्होंने कहा, सपना, सैकड़ों सुगंधित रिसेप्टर्स के साथ हजारों सुगंधित अणुओं की बातचीत को मैप करना है, ताकि एक रसायनज्ञ एक अणु को डिजाइन कर सके और भविष्यवाणी कर सके कि यह कैसा गंध करेगा।

मांगलिक ने कहा, "लेकिन हम यह नक्शा नहीं बना पाए हैं, क्योंकि तस्वीर के बिना, हम नहीं जानते कि गंध के अणु अपने संबंधित गंध रिसेप्टर्स के साथ कैसे प्रतिक्रिया करते हैं।"

गंध में लगभग 400 अद्वितीय रिसेप्टर्स शामिल होते हैं। सैकड़ों-हजारों सुगंधों में से प्रत्येक का हम पता लगा सकते हैं जो विभिन्न गंध अणुओं के मिश्रण से बना है। रिसेप्टर्स की एक सरणी द्वारा प्रत्येक प्रकार के अणु का पता लगाया जा सकता है, जो मस्तिष्क के लिए हर बार हल करने के लिए एक पहेली बनाता है जब नाक कुछ नया सूंघता है।

ड्यूक यूनिवर्सिटी में मॉलिक्यूलर जेनेटिक्स और माइक्रोबायोलॉजी के प्रोफेसर और मांगलिक के करीबी सहयोगी हिरोकी मत्सुनामी ने कहा, "यह एक कॉर्ड बनाने के लिए पियानो पर चाबियां मारने जैसा है।" पिछले दो दशकों में मत्सुनामी के काम ने गंध की भावना को डिकोड करने पर ध्यान केंद्रित किया है। "यह देखकर कि कैसे एक गंधक रिसेप्टर गंधक को बांधता है, यह बताता है कि यह मौलिक स्तर पर कैसे काम करता है।"

उस चित्र को बनाने के लिए मांगलिक की प्रयोगशाला ने क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (क्रायो-ईएम) नामक एक प्रकार की इमेजिंग का उपयोग किया, जो शोधकर्ताओं को परमाणु संरचना को देखने और प्रोटीन के आणविक आकार का अध्ययन करने की अनुमति देता है। लेकिन इससे पहले कि मांगलिक की टीम गंधक रिसेप्टर को सुगंधित अणु को बांधने की कल्पना कर सके, उन्हें पहले रिसेप्टर प्रोटीन की पर्याप्त मात्रा को शुद्ध करने की आवश्यकता थी।

इस तरह के उद्देश्यों के लिए प्रयोगशाला में बनाने के लिए गंधक रिसेप्टर्स कुख्यात रूप से चुनौतीपूर्ण हैं, कुछ असंभव कहते हैं।

मांगलिक और मात्सुनामी टीमों ने एक गंधक रिसेप्टर की तलाश की जो शरीर और नाक दोनों में प्रचुर मात्रा में था, यह सोचकर कि इसे कृत्रिम रूप से बनाना आसान हो सकता है, और जो पानी में घुलनशील गंधकों का भी पता लगा सकता है। वे OR51E2 नामक एक रिसेप्टर पर बस गए, जो प्रोपियोनेट का जवाब देने के लिए जाना जाता है - एक अणु जो स्विस पनीर की तीखी गंध में योगदान देता है।

लेकिन OR51E2 को भी लैब में बनाना मुश्किल साबित हुआ। विशिष्ट क्रायो-ईएम प्रयोगों में परमाणु-स्तर की छवियों का उत्पादन करने के लिए एक मिलीग्राम प्रोटीन की आवश्यकता होती है, लेकिन सह-प्रथम लेखक क्रिश्चियन बिल्सबोले, पीएचडी, मांगलिक लैब के एक वरिष्ठ वैज्ञानिक, ने OR51E2 के एक मिलीग्राम के केवल 1/100 वें का उपयोग करने के लिए दृष्टिकोण विकसित किया है। पहुंच के भीतर रिसेप्टर और गंधक का स्नैपशॉट।

बिलेसबोले ने कहा, "हमने कई तकनीकी बाधाओं पर काबू पाकर ऐसा किया है, जिसने लंबे समय तक क्षेत्र को प्रभावित किया है।" "ऐसा करने से हमें एक गंधक की पहली झलक एक मानव गंधक रिसेप्टर से जुड़ने की अनुमति मिलती है, जिस क्षण एक गंध का पता चलता है।"

इस आणविक स्नैपशॉट ने दिखाया कि प्रोपियोनेट गंधक और रिसेप्टर के बीच एक बहुत ही विशिष्ट फिट के लिए OR51E2 के लिए कसकर चिपक जाता है। खोज घ्राण प्रणाली के कर्तव्यों में से एक के साथ खतरे के लिए एक प्रहरी के रूप में उपहास करती है।

जबकि प्रोपियोनेट स्विस पनीर की समृद्ध, पौष्टिक सुगंध में योगदान देता है, इसकी गंध बहुत कम स्वादिष्ट होती है।

मांगलिक ने कहा, "यह रिसेप्टर प्रोपियोनेट को समझने की कोशिश करने पर केंद्रित लेजर है और यह पता लगाने में मदद के लिए विकसित हो सकता है कि भोजन कब खराब हो गया है।" उन्होंने अनुमान लगाया कि मेन्थॉल या कैरेवे जैसी सुखद गंध के लिए रिसेप्टर्स गंधकों के साथ अधिक ढीले ढंग से बातचीत कर सकते हैं।

एक समय में बड़ी संख्या में रिसेप्टर्स को नियोजित करने के साथ, गंध की भावना का एक और दिलचस्प गुण गंध की छोटी मात्रा का पता लगाने की हमारी क्षमता है जो आ और जा सकती है। प्रोपियोनेट इस रिसेप्टर को कैसे सक्रिय करता है, इसकी जांच करने के लिए, सहयोग ने सिटी ऑफ होप में मात्रात्मक जीवविज्ञानी नागराजन वैदेही, पीएचडी को सूचीबद्ध किया, जिन्होंने प्रोपियोनेट द्वारा OR51E2 को कैसे चालू किया जाता है, इसका अनुकरण करने और फिल्में बनाने के लिए भौतिकी-आधारित विधियों का उपयोग किया।

वैदेही ने कहा, "हमने यह समझने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन किया कि कैसे प्रोपियोनेट परमाणु स्तर पर रिसेप्टर में आकार परिवर्तन का कारण बनता है।"