Here's a question for you: how many different scents do you think you can smell, and maybe even identify with accuracy? 100? 300? 1,000? One study estimates that humans can detect up to one trillion different odors. A trillion. It's hard to imagine, but your nose has the molecular machinery to make it happen.
Kérdezek önöktől valamit: mit gondolnak, pontosan hány különböző illatot tudnak érezni, esetleg pontosan beazonosítani? Százat? Háromszázat? Ezret? Egy tanulmány becslése szerint egybillió különböző illatot tudunk érzékelni. Egybilliót. Nehéz elképzelni, de az orrunknak olyan molekuláris gépezete van, ami képessé tesz erre.
Olfactory receptors -- tiny scent detectors -- are packed into your nose, each one patiently waiting to be activated by the odor, or ligand, that it's been assigned to detect. It turns out we humans, like all vertebrates, have lots of olfactory receptors. In fact, more of our DNA is devoted to genes for different olfactory receptors than for any other type of protein.
A szaglószervi receptorok – apró szagérzékelők – az orrunkban helyezkednek el, mindegyik türelmesen vár, hogy egy szag aktiválja, vagy egy ligandum, melynek a szagérzékelés a feladata. Mint kiderült, nekünk embereknek, mint minden gerincesnek, rengeteg szaglószervi receptorunk van. Sőt, több DNS-ünk kötődik a szaglószervi receptorok különböző génjeihez, mint bármely másféle proteinhez.
Why is that? Could olfactory receptors be doing something else in addition to allowing us to smell?
Miért is van ez? Képesek-e a szaglószervi receptorok többre is, azon túl, hogy a szaglást biztosítják számunkra?
In 1991, Linda Buck and Richard Axel uncovered the molecular identity of olfactory receptors -- work which ultimately led to a Nobel Prize. At the time, we all assumed that these receptors were only found in the nose. However, about a year or so later, a report emerged of an olfactory receptor expressed in a tissue other than the nose. And then another such report emerged, and another. We now know that these receptors are found all over the body, including in some pretty unexpected places -- in muscle, in kidneys, lungs and blood vessels.
Linda Buck és Richard Axel 1991-ben felfedezte a szaglószervi receptorok molekuláris identitását – ez a kutatás végül Nobel-díjat érdemelt. Ekkor még mind azt feltételeztük, hogy ezek a receptorok csak az orrban találhatók. Ám körülbelül egy évvel később kiadtak egy jelentést arról, hogy szaglószervi receptort találtak egy szövetben az orron kívül. Majd még egy hasonló jelentés került elő, és még egy. Ma már tudjuk, hogy ezek a receptorok az egész testünkben megtalálhatók, néhány egészen meglepő helyen is – az izmokban, a vesékben, tüdőben, és a véredényekben.
But what are they doing there? Well, we know that olfactory receptors act as sensitive chemical sensors in the nose -- that's how they mediate our sense of smell. It turns out they also act as sensitive chemical sensors in many other parts of the body. Now, I'm not saying that your liver can detect the aroma of your morning coffee as you walk into the kitchen. Rather, after you drink your morning coffee, your liver might use an olfactory receptor to chemically detect the change in concentration of a chemical floating through your bloodstream.
De mi dolguk van ott? Nos, tudjuk, hogy a szaglószervi receptorok érzékeny kémiai szenzorokként működnek az orrban – így közvetítik az illatok érzékelését. Mint kiderült, a test számos más részeiben is érzékeny vegyi szenzorokként működnek. Nem azt mondom, hogy a májunk képes kiszagolni a reggeli kávénk aromáját, amikor a konyhába lépünk. Inkább, miután megisszuk a kávét, a májunk esetleg szaglószervi receptorral deríti fel kémiai úton a vérünkben keringő vegyi anyag koncentrációjában történt változást.
Many cell types and tissues in the body use chemical sensors, or chemosensors, to keep track of the concentration of hormones, metabolites and other molecules, and some of these chemosensors are olfactory receptors. If you are a pancreas or a kidney and you need a specialized chemical sensor that will allow you to keep track of a specific molecule, why reinvent the wheel?
Testünkben több sejttípus és szövet használ kémiai szenzorokat, vagyis kemoszenzorokat, ezekkel követik nyomon a hormonok, metabolitok vagy más molekulák koncentrációját, és némelyik kemoszenzor egyben szaglószervi receptor is. Ha egy hasnyálmirigynek vagy vesének speciális kémiai szenzorra van szüksége, mert ezekkel nyomon követhet bizonyos molekulákat, akkor miért kéne újra feltalálni a kereket?
One of the first examples of an olfactory receptor found outside the nose showed that human sperm express an olfactory receptor, and that sperm with this receptor will seek out the chemical that the receptor responds to -- the receptor's ligand. That is, the sperm will swim toward the ligand. This has intriguing implications. Are sperm aided in finding the egg by sniffing out the area with the highest ligand concentration?
Az egyik első eset, amikor szaglószervi receptort találtak az orron kívül, kimutatta, hogy az emberi sperma is tartalmaz szaglószervi receptort, és hogy a sperma ezzel a receptorral felkutatja a kemikáliát, amelyre a receptor reagál – ez a receptor liganduma. Így a spermiumok a ligandum irányába úsznak. Ez érdekes következményekhez vezet. Az, hogy kiszagolják a területet, ahol legmagasabb a ligandum-koncentráció, vajon elősegíti-e, hogy a spermiumok megtalálják a petesejtet?
I like this example because it clearly demonstrates that an olfactory receptor's primary job is to be a chemical sensor, but depending on the context, it can influence how you perceive a smell, or in which direction sperm will swim, and as it turns out, a huge variety of other processes. Olfactory receptors have been implicated in muscle cell migration, in helping the lung to sense and respond to inhaled chemicals, and in wound healing.
Szeretem ezt a példát, mert érthetően megmutatja, hogy a szaglószervi receptorok elsődleges feladata, hogy kémiai szenzorok legyenek, de az adott helyzettől függően befolyásolhatják, hogy hogyan érzékelünk egy illatot, vagy hogy melyik irányba ússzon a sperma, és mint kiderült, rengeteg más folyamatot is befolyásolhat. A szaglószervi receptorok részt vesznek az izomsejtek vándorlásában, segítenek a tüdőnek a belélegzett kemikáliák megérzésében és a reakcióban, elősegítik a sebgyógyulást.
Similarly, taste receptors once thought to be found only in the tongue, are now known to be expressed in cells and tissues throughout the body. Even more surprisingly, a recent study found that the light receptors in our eyes also play a role in our blood vessels.
Az ízlelő receptorokról is valamikor úgy hittük, hogy csak a nyelvben vannak, de ma már tudjuk, hogy más sejtekben és szövetekben is kimutathatók. Még meglepőbb, amit egy friss kutatás tárt fel, hogy a szemünkben található fényreceptorok a vérereinkben is szerepet játszanak.
In my lab, we work on trying to understand the roles of olfactory receptors and taste receptors in the context of the kidney. The kidney is a central control center for homeostasis. And to us, it makes sense that a homeostatic control center would be a logical place to employ chemical sensors. We've identified a number of different olfactory and taste receptors in the kidney, one of which, olfactory receptor 78, is known to be expressed in cells and tissues that are important in the regulation of blood pressure. When this receptor is deleted in mice, their blood pressure is low. Surprisingly, this receptor was found to respond to chemicals called short-chain fatty acids that are produced by the bacteria that reside in your gut -- your gut microbiota. After being produced by your gut microbiota, these chemicals are absorbed into your bloodstream where they can then interact with receptors like olfactory receptor 78, meaning that the changes in metabolism of your gut microbiota may influence your blood pressure.
A laboromban azon dolgozunk, hogy megértsük a szaglószervi és az ízlelő receptorok szerepét a vesékkel összefüggésben. A vese a homeosztázis egyik központi szabályozó központja. Érhető számunkra, hogy a homeosztázist szabályozó központ logikus helyszín lehet kémiai szenzorok alkalmazására. Számos szaglószervi és ízlelő receptort azonosítottunk már a vesékben, ezek közül az egyik, a szaglószervi receptor 78 olyan sejtekben és szövetekben található, amelyek a vérnyomás szabályozásáért felelősek. Amikor ezt a receptort eltávolítottuk egerekből, a vérnyomásuk leesett. Ez a receptor meglepő módon az úgynevezett rövid láncú zsírsavakra reagál, ezeket a belekben – a bélflórában élő baktériumok termelik. Miután a bélflóra kitermeli, a véráram felszívja ezeket a kemikáliákat, ott kapcsolódhatnak a receptorokhoz, például a szaglószervi receptor 78-hoz, azaz a bélflóra anyagcseréjének változása befolyásolhatja vérnyomásunkat.
Although we've identified a number of different olfactory and taste receptors in the kidney, we've only just begun to tease out their different functions and to figure out which chemicals each of them responds to. Similar investigations lie ahead for many other organs and tissues -- only a small minority of receptors has been studied to date. This is exciting stuff. It's revolutionizing our understanding of the scope of influence for one of the five senses. And it has the potential to change our understanding of some aspects of human physiology. It's still early, but I think we've picked up on the scent of something we're following.
Bár már számos különböző szaglószervi és ízlelő receptort azonosítottunk a vesékben, még csak most kezdjük felfedezni különböző funkcióikat, és kibogozni, hogy melyik receptor melyik kemikáliára reagál. Hasonló kutatások várnak ránk, más szervekre és szövetekre vonatkozóan – idáig csak a receptorok kis csoportját tanulmányoztuk. Ezek izgalmas dolgok. Forradalmasítja a gondolkodásmódunkat az öt érzékszervünk egyikének hatásköréről. És lehetséges, hogy ezután másképp értelmezzük majd az emberi fiziológia egyes szempontjait. Ez még korai, de úgy gondolom, hogy szagot fogtunk egy jó nyom irányába.
(Laughter)
(Nevetés)
Thank you.
Köszönöm.
(Applause)
(Taps)