Für die Erforschung des Riechens wurde digital ein Geruchsrezeptor für Maiglöckchenduft modelliert – der Erste, der auch auf Spermien detailliert charakterisiert wurde.
Etwa 347 Geruchsrezeptoren befinden sich in unserer Nase, und üblicherweise besteht ein Geruch aus einer großen Anzahl einzelner Riechstoffe, die unterschiedliche Rezeptoren ansprechen. Da zudem jeder einzelne Riechstoff mit mehreren Geruchsrezeptoren reagiert, besitzen selbst einzelne Riechstoffe oft komplexe Gerüche. Spermien hingegen verfügen wohl nur über einen einzigen Rezeptor, der für Maiglöckchenduft sensibel ist. Daher lässt sich mithilfe von Spermien der Maiglöckchen-Rezeptor isoliert studieren. Trifft der Maiglöckchenduft auf den Rezeptor, steigert das Spermium seine Geschwindigkeit und bewegt sich in Richtung der Duftquelle. Die Eizelle lockt so die Spermien an. Daher lässt sich mithilfe von Spermien der Maiglöckchen-Rezeptor isoliert studieren.
Rezeptortasche bestimmt seine Funktion
Um der Funktion dieses Rezeptors auf den Grund zu gehen, erstellten die Forscher ein Computermodell des Maiglöckchenrezeptors. Da ein olfaktorisches Rezeptorprotein auf einen Riechstoff anspricht, wenn dieser in dessen Bindetasche hineinpasst, lässt sich bei Kenntnis der Struktur der Tasche vorhersagen, ob und wie stark eine Substanz diesen Riechrezeptor aktiviert. Die Wissenschaftler vermuten, dass die Form des Moleküls seine Wirkung auf den Rezeptor bestimmt.
Menschliche Nase lässt sich hereinlegen
Um dies zu belegen, testeten die Wissenschaftler im Computermodell und im Riechexperiment, wie sich der Austausch eines Kohlenstoffatoms durch ein Siliciumatom in den Maiglöckchen-Riechstoffen Lilial und Bourgeonal, bei dem sich Oberflächenform und -volumen nur wenig ändern, Masse und Schwingungsfrequenzen aber massiv auf deren Geruch auswirken und ob sich diese Änderung auch quantitativ vorhersagen lässt.
Tatsächlich ließ sich die menschliche Nase hereinlegen: Alle vier der synthetisierten Stoffe zeigten typisch blumig-aldehydige Maiglöckchen-Düfte, rochen aber nicht vollkommen identisch. In der Nähe ihrer Schwellenwerte ließen sich die Riechstoffe dagegen nicht mehr unterscheiden.
Die Forscher vermuten, dass bei diesen Konzentrationen nur noch der empfindlichste Maiglöckchen-Rezeptor aktiviert wird. Dies konnte zusätzlich durch Verwendung eines Rezeptor-spezifischen Blockers gezeigt werden.
Literatur:
Leszek Doszcak, Philip Kraft, Hans-Peter Weber, Rüdiger Bertermann, Annika Tiller, Hanns Hatt, Reinhold Tacke. Prediction of Perception: Probing of the hOR17-4 Olfactory Receptor model with Silicon Analogues of Bourgeonal and Lilial. In: Angewandte Chemie Internat.Edition 2007, 46, 1-6
Quellen:
Die Form macht den Geruch: Forscher bauen Düfte um. MEDMIX 05/2007.
