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.
Aqui vai uma pergunta para você: quantos aromas diferentes você acha que pode sentir, e talvez até mesmo identificar com precisão? Cem? Trezentos? Mil? Um estudo estima que os seres humanos podem detectar até um trilhão de odores diferentes. Um trilhão. É difícil de imaginar, mas seu nariz tem o mecanismo molecular para que isso aconteça.
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.
Os receptores olfativos, minúsculos detectores de aroma, estão acomodados em seu nariz, cada um aguardando pacientemente para ser ativado pelo odor ou ligante, que foi designado para detectar. Acontece que nós, humanos, como todos os vertebrados, temos muitos receptores olfativos. Na verdade, uma grande quantidade de nosso DNA é dedicada a genes para diferentes receptores olfativos do que para qualquer outro tipo de proteína.
Why is that? Could olfactory receptors be doing something else in addition to allowing us to smell?
Por quê? Os receptores olfativos poderiam estar fazendo outra coisa além de nos permitir cheirar?
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.
Em 1991, Linda Buck e Richard Axel descobriram a identidade molecular dos receptores olfativos, um estudo que, no final, ganhou um Prêmio Nobel. Na época, todos acreditávamos que esses receptores só eram encontrados no nariz. No entanto, cerca de um ano mais tarde, surgiu um boato de um receptor olfativo presente em um tecido diferente do nariz. Depois surgiu outro boato semelhante, e mais outro. Agora sabemos que esses receptores são encontrados em todo o corpo, inclusive em alguns lugares bastante inesperados: nos músculos, rins, pulmões, e vasos sanguíneos.
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.
Mas o que eles estão fazendo lá? Sabemos que os receptores olfativos agem como sensores químicos sensíveis no nariz. É assim que fazem a mediação de nosso sentido de olfato. Acontece que também atuam como sensores químicos sensíveis em muitas outras partes do corpo. Não estou dizendo que seu fígado pode detectar o aroma do café da manhã quando você entra na cozinha. Em vez disso, após tomar o café da manhã, seu fígado pode usar um receptor olfativo para detectar quimicamente a mudança de concentração de uma substância química flutuando pela corrente sanguínea.
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?
Muitos tipos de células e tecidos no corpo usam sensores químicos, ou quimiossensores, para acompanhar a concentração de hormônios, metabólitos e outras moléculas, e alguns desses quimiossensores são receptores olfativos. Se você for um pâncreas ou um rim e precisar de um sensor químico especializado que lhe permitirá acompanhar uma molécula específica, por que reinventar a roda?
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?
Um dos primeiros exemplos de um receptor olfativo encontrado fora do nariz mostrou que o espermatozoide humano comprime um receptor olfativo, e esse espermatozoide com este receptor irá procurar a substância química a qual o receptor responde, o ligante do receptor. Ou seja, o espermatozoide irá nadar em direção ao ligante. Isso tem implicações intrigantes. Os espermatozoides são auxiliados a encontrar o óvulo farejando a área com maior concentração de ligantes?
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.
Gosto deste exemplo porque demonstra claramente que o trabalho primário de um receptor olfativo é ser um sensor químico, mas, dependendo do contexto, pode influenciar a forma como você percebe um cheiro, ou para qual direção os espermatozoides irão nadar, e, como se verifica, uma grande variedade de outros processos. Os receptores olfativos atuam na migração de células musculares, na ajuda ao pulmão a sentir e a responder a substâncias químicas inaladas, no restabelecimento da mão e das feridas.
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.
Da mesma forma, os receptores gustativos, que se presumia serem encontrados apenas na língua, agora são conhecidos por se manifestarem em células e tecidos em todo o corpo. Ainda mais surpreendentemente, um estudo recente descobriu que os receptores de luz em nossos olhos também desempenham um papel em nossos vasos sanguíneos.
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.
Em meu laboratório, trabalhamos na tentativa de compreender o papel dos receptores olfativos e gustativos no contexto do rim. O rim é o centro de controle principal para a homeostase. Para nós, faz sentido que um centro de controle homeostático seja um lugar lógico para empregar sensores químicos. Identificamos vários receptores olfativos e gustativos diferentes no rim, um dos quais, o receptor olfativo 78, é conhecido por estar presente em células e tecidos que são importantes na regulação da pressão sanguínea. Quando este receptor é eliminado em camundongos, a pressão arterial deles fica baixa. Surpreendentemente, descobriu-se que esse receptor responde a substâncias químicas chamadas ácidos graxos de cadeia curta, que são produzidas pelas bactérias que residem no intestino, na flora intestinal. Depois de produzidas pela flora intestinal, essas substâncias são absorvidas na circulação sanguínea onde podem então interagir com os receptores, como o receptor olfativo 78, o que significa que as mudanças no metabolismo da flora intestinal podem influenciar a pressão sanguínea.
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.
Embora tenhamos identificado vários receptores olfativos e gustativos diferentes no rim, apenas começamos a provocar as diferentes funções deles e a descobrir a quais substâncias químicas cada um deles responde. Pesquisas semelhantes estão por vir para muitos outros órgãos e tecidos. Apenas uma pequena minoria de receptores foi estudada até hoje. Isso é algo emocionante. Está revolucionando nossa compreensão da possibilidade da influência para um dos cinco sentidos. E tem o potencial de mudar nosso entendimento de alguns aspectos da fisiologia humana. É cedo ainda, mas acho que percebemos o aroma de alguma coisa que estamos perseguindo.
(Laughter)
(Risos)
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)