_ Cum insectele deosebiți diferitele zaharuri

În timp ce oamenii au un singur receptor pe limbă care poate detecta tot felul de lucruri dulci, de la zahăr real la îndulcitori artificiali precum aspartamul, insectele au mulți receptori care detectează fiecare tipuri specifice de zaharuri. Cercetătorii de la Yale au descoperit acum un mod în care receptorii insectelor pot fi atât de selectivi, o perspectivă, spun ei, ne va ajuta să înțelegem cum descifrează animalele lumea chimică și cum am putea imita această capacitate în viitor.

Au raportat. descoperirile lor într-un studiu publicat în Nature.

Zahărul este important atât pentru animale, cât și pentru oameni, spune Joel Butterwick, profesor asistent de farmacologie la Yale School of Medicine și autor principal al studiului.

p>„Toți gustăm zahărul. Este o sursă majoră de energie pentru aproape fiecare animal”, a spus Butterwick.

Abilitatea de a gusta zahăr este, de asemenea, esențială pentru identificarea nutrienților necesari și pentru a genera o senzație plăcută care devine asociat cu hrana. Spre deosebire de mamifere, insectele se bazează, de asemenea, pe sistemul lor gustativ pentru a detecta partenerii de împerechere și pentru a identifica cele mai bune locuri pentru a-și depune ouăle.

Dar modul în care insectele detectează anumite zaharuri - diferențierea între molecule care arată destul de asemănătoare între ele. dar care au diferențe subtile — a rămas neclar. Pentru a înțelege mai bine sensibilitatea receptorilor de gust de insecte, Butterwick și echipa sa de cercetare s-au concentrat pe un receptor care este atât de selectiv încât răspunde la un singur tip de zahăr - D-fructoză.

Receptorul este unul găsit în gurile şi creierul moliei de mătase. Ca receptor dependent de ligand, acesta devine activat numai după ce ligandul său - molecula care este capabilă să se lege de el - se atașează.

În mod neașteptat, chiar dacă D-fructoza este singurul zahăr care activează acest receptor, cercetătorii au descoperit că mai multe alte zaharuri se leagă de el, au spus cercetătorii.

„Asta ne-a spus că zona în care se atașează aceste zaharuri, buzunarul de legare, nu este singurul lucru care determină activarea”, a spus Butterwick. „Trebuia să existe o altă explicație. Așa că am vrut să ne uităm la receptorul la scară atomică pentru a vedea în detaliu cum interacționează zahărul și receptorul.”

Echipa a cartografiat structura receptorului singur. precum şi receptorul legat de D-fructoză. Ei au observat că D-fructoza a fost amplasată în buzunarul de legare și a inițiat o schimbare de formă care a activat receptorul.

Au cartografiat apoi structura receptorului atunci când acesta a fost legat de un zahăr extrem de similar cu D-fructoza. . În timp ce acel zahăr, L-sorboza, părea să se lege de receptor la fel de bine ca D-fructoza, nu a schimbat forma receptorului, lăsând receptorul inactiv. Diferența dintre cele două zaharuri s-a dovedit a nu fi modul în care s-au atașat de buzunarul de legare, ci modul în care au interacționat cu o punte moleculară care conectează buzunarul de legare la o altă parte a receptorului.

Pe scurt, D. -fructoza a fost capabilă să angajeze puntea respectivă și să inițieze schimbarea formei, iar L-sorboza nu a fost.

„Ceea ce credem că este interesant despre asta este că există interacțiuni care au loc în afara buzunarului care acționează ca un mecanism de selecție”, a spus Butterwick. „Și probabil că evoluția funcționează pe ambele aspecte. De exemplu, un receptor mai puțin specific decât acesta poate lega mai multe molecule, sau poate că puntea sa este mai ușor de activat. Având mai multe aspecte asupra cărora să acționeze, există mai multe modalități de ajustare fină a evoluției. acești receptori.”

Descoperirea mecanismelor care stau la baza modului în care receptorii recunosc diferite substanțe îi va ajuta pe cercetători să înțeleagă modul în care mirosul și gustul le permit oamenilor și animalelor să descifreze lumea chimică, spune Butterwick.

Ar putea informa și dezvoltarea biosenzorilor, a adăugat el. Unii câini pot mirosi boli precum cancerul sau boala Parkinson. Cunoașterea modului în care receptorii pentru miros și gust diferențiază substanțele ar ajuta la dezvoltarea „nasurilor electronice” care ar putea adulmeca boala.

„Oamenii încearcă deja să facă acest lucru. Și, deși au existat câteva succese, au existat au fost mai multe eșecuri”, a spus Butterwick. „Munca noastră de aici poate ajuta la explicarea de ce a fost o provocare. Nu este vorba doar despre legarea moleculei de interes. Modul în care se activează receptorul este, de asemenea, esențial.”

În continuare, cercetătorii doresc să exploreze potențialul farmacologic a acestor receptori.

„Au existat nenumărate cazuri de-a lungul istoriei în care o structură atomică rezolvată a deschis calea către descoperiri majore”, a spus João Victor Gomes, student absolvent în laboratorul lui Butterwick și autor principal al studiului. Gomes este din Brazilia, care se confruntă în prezent cu o creștere severă a dengue, cu peste un milion de cazuri de boală transmisă de țânțari înregistrate doar în acest an.

„Dacă putem modula receptorii care afectează comportamentul alimentar al insecte”, a spus el, „poate am putea dezvolta strategii mai bune împotriva țânțarilor care transmit boli.”

(Fluierul)