Комары всегда чувствуют запах человека благодаря особенностям обонятельной системы

Американские ученые показали, что обонятельная система комара Aedes aegypti функционирует не по общепринятой модели, согласно которой каждый обонятельный нейрон экспрессирует только один тип белков-хеморецепторов. Комары Ae. aegypti сохраняют способность к восприятию запаха человека даже при нокауте известных рецепторов, поскольку каждый обонятельный нейрон экспрессирует несколько типов белков-рецепторов.

Credit:
123rf.com

Комары, такие как Aedes aegypti, чувствуют присутствие человека благодаря углекислому газу, выделяемому при дыхании, а также запаху тела. За восприятие запахов у комаров и других насекомых отвечают белки-рецепторы, которые подразделяются на обонятельные, ионотропные и вкусовые рецепторы. Считается, что обонятельная система функционирует по принципу «один нейрон — один рецептор — один обонятельный клубочек (glomerulus)».

Авторы нового исследования, опубликованного в Cell, показали, что у комаров обонятельная система устроена иначе, так что один обонятельный нейрон экспрессирует несколько типов обонятельных рецепторов. Благодаря этому комары сохраняют способность чувствовать присутствие человека даже при нокауте известных рецепторов, участвующих в распознавании запахов человека.

Ученые работали с линиями комаров, у которых в гены, кодирующие некоторые обонятельные рецепторы, были вставлены последовательности, вводящие в соответствующие белки флуоресцентные метки. Сначала авторы выявили несоответствие между количеством обонятельных клубочков в обонятельных луковицах и хемосенсорных рецепторов, что не характерно для других насекомых. Далее они показали, что области охвата нескольких обонятельных рецепторов — Orco, Ir25a, Ir8a и Ir76b — в обонятельной луковице в значительной степени перекрываются. Так, оказалось, что Ir25a экспрессируется в обонятельных нейронах, которые имеют проекции практически на все клубочки в антеннальной доле обонятельной луковицы. Нейроны, несущие рецептор углекислого газа Gr3, проецируются в большой клубочек задней антеннальной доли, которая одновременно иннервируется также проекциями обонятельных нейронов, экспрессирующих Ir25a.

Перекрытие в обонятельной системе комара не ограничивается одновременной иннервацией одних и тех же полей обонятельными нейронами, экспрессирующими разные рецепторы. Авторы исследования продемонстрировали, что в некоторых обонятельных нейронах имеет место коэкспрессия обонятельных рецепторов Orco и Ir25a. Коэкспрессия этих рецепторов наблюдается и во всей антеннуле, служащей органом обоняния. В то же время комар имеет и нейроны, экспрессирующие только Orco и только Ir25a. Детальное исследование профилей экспрессии генов в антеннальных нейронах с помощью секвенирования РНК единичных ядер показало, что эти нейроны отличаются высокой гетерогенностью и коэкспрессируют множество лиганд-селективных рецепторов.

Авторы подтвердили результаты исследований с помощью электрофизиологических экспериментов, в которых изучали реакцию комаров на разные пахучие вещества (одоранты). Они смогли выявить группу нейронов, которые одновременно экспрессируют рецепторы одорантов и ионотропные рецепторы. Более того, для того, чтобы один и тот же нейрон распознавал одоранты из разных классов, необходимо, чтобы нейрон экспрессировал рецепторы из двух упомянутых групп.

Источник:

Margaret Herre, et al. Non-canonical odor coding in the mosquito // Cell, Vol. 185, Issue 17, P3104-3123.E28, published August 18, 2022, DOI: 10.1016/j.cell.2022.07.024

Добавить в избранное