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.
Ось вам питання: скільки різних ароматів, на вашу думку, ви можете відчути, і, можливо, навіть точно визначити? 100? 300? 1000? Одне дослідження показує, що людина може визначити до трильйона різних запахів. Трильйон. Це важко уявити, але ваш ніс оснащений на молекулярному рівні, щоб це було можливим.
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.
Спеціальні рецептори, крихітні детектори ароматів, знаходяться у вашому носі, терпляче чекаючи, коли їх активує якийсь запах, чи ліганд, і процес визначення аромату запуститься. Виявляється, у нас, людей, як у всіх хребетних, є багато нюхових рецепторів. Насправді, на гени для різних нюхових рецепторів йде більше нашого ДНК, ніж на будь-який інший тип білка.
Why is that? Could olfactory receptors be doing something else in addition to allowing us to smell?
Чому це так? Чи можуть нюхові рецептори робити щось інше, крім дозволяти нам відчувати запах.
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.
У 1991 році Лінда Бак та Річард Аксель розкрили молекулярну ідентичність нюхових рецепторів, ця робота у підсумку отримала Нобелівську премію. На той момент, ми всі думали, що ці рецептори можна виявити лише у носі. Однак, близько року тому чи раніше, ми дізналися про нюховий рецептор у іншій тканині, не у носі. Далі з'явився ще один такий звіт, а потім і ще один. Наразі ми знаємо, що ці рецептори знаходяться по всьому тілу, зокрема у деяких досить несподіваних місцях: у м'язах, у нирках, у легенях, у кровоносних судинах.
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.
Але що вони там роблять? Що ж, ми знаємо, що нюхові рецептори є чутливими хімічними сенсорами у носі: саме вони визначають наші нюхові відчуття. Та виявляється, вони також діють як чутливі хімічні датчики і у багатьох інших частинах тіла. Я не маю на увазі зараз, що ваша печінка може розпізнати аромат ранкової кави поки ви йдете на кухню. Швидше за все, після того, як ви вип'єте ранкову каву, ваша печінка зможе використати нюховий рецептор для виявлення зміни концентрації хімічних сполук, що поступають у вашу кров.
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?
Багато видів клітин і тканин в організмі використовують хімічні сенсори, або хемосенсори, для відстеження концентрації гормонів, метаболітів та інших молекул, і деякі з цих хемосенсорів є нюховими рецепторами. Якщо ви - підшлункова залоза або нирка, і вам потрібен спеціальний хімічний датчик, який дозволить вам стежити за конкретною молекулою, нащо винаходити колесо?
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?
Один з перших прикладів нюхового рецептора, що був виявлений не у носі, показав, що сперма людини використовує нюховий рецептор, і що сперматозоїд з цим рецептором шукатиме хімікат, який відповідатиме цьому рецептору, - так званий, ліганд рецептора. Тобто сперма пливе до ліганду. Це інтригує. Невже сперматозоїди знаходять яйцеклітину, винюхуючи область з найбільшою концентрацією лігандів?
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.
Мені подобається цей приклад, оскільки він чітко демонструє, що основна робота нюхового рецептора - це бути хімічним датчиком, але залежно від обставин, він може впливати на те, як ви відчуваєте запах, або у якому напрямку пливе сперма, і, як з'ясовується, він впливає на низку інших процесів. Нюхові рецептори беруть участь у міграції м'язових клітин, допомагають легеням відчути і реагувати на вдихання хімікатів, працюють при дотику та загоюванні ран.
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.
Так само, колись вважали, що рецептори смаку є лише на язиці, хоча їх можна знайти в клітинах і тканинах по всьому тілу. Ще більш дивно, що в недавньому дослідженні виявили, що фоторецептори наших очей також впливають на наші кровоносні судини.
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.
У своїй лабораторії, ми працюємо над тим, щоб зрозуміти ролі нюхових та смакових рецепторів через призму роботи нирки. Нирка є головним центром управління гомеостазом. І для нас є логічним, що у гомеостазному центрі управління використовуються хімічні датчики. Ми виявили кілька різних рецепторів нюху та смаку в нирках, один з яких - нюховий рецептор 78, що, як відомо, впливає на клітини і тканини, важливі для регулювання артеріального тиску. Коли цей рецептор видаляється у мишей, їх артеріальний тиск понижується. Дивно, що цей рецептор відповідає за хімічні речовини, які називаються коротколанцюговими жирними кислотами і виробляються бактеріями у вашому кишечнику, мова про мікрофлору кишечника. Як тільки ваша кишкова мікрофлора їх виробить, ці хімічні речовини всмоктуються у ваш кровотік, де можуть взаємодіяти з рецепторами, як нюховий рецептор 78. Це означає, що зміни в обміні мікрофлори кишечника мають вплив на артеріальний тиск.
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.
Незважаючи на те, що ми виявили низку різних рецепторів нюху та смаку в нирках, ми тільки почали розбиратися з їхніми функціями, і з'ясовувати, за які хімічні речовини кожен з них відповідає. Аналогічні дослідження проводяться з багатьма іншими органами та тканинами: до цих пір вивчено лише незначну кількість рецепторів. Це дуже цікаво. Це зробило революцію у нашому розумінні впливу одного з п'яти чуттів. І це може змінити наше розуміння деяких аспектів фізіології людини. Про це ще рано говорити, але я думаю, що ми вже почули запах й напали на правильний слід.
(Laughter)
(Сміх)
Thank you.
Спасибі.
(Applause)
(Оплески)