Паоло Пелоси - Обоняние [Увлекательное погружение в науку о запахах]

Большая удача, что мы не выкинули этот белок. В то время мы не сумели извлечь из открытия особой пользы, но, заинтригованные его непоследовательностью, решили продолжить исследования. Одоранто-связывающие белки, как их стали называть позднее, за последние три десятилетия принесли науке много ценнейшей информации, открыли новые перспективы и подняли ряд вопросов, относящихся к обонянию, – вопросов, на которые у нас до сих пор нет ответов.

Открытие коровьего ольфакторного белка, впоследствии получившего название ОСБ (одоранто-связывающего белка), оказалось куда интереснее, чем мы сначала предполагали, и имело далеко идущие последствия. Оно стало поворотной точкой в исследованиях обоняния: многие ученые наконец сочли биохимическое изучение обоняния вполне выполнимой задачей, достойной и внимания, и ресурсов.

Первым делом искомый белок надо было изолировать, чтобы подробно выяснить, как он устроен и каким образом связывает лиганд. А возможно, даже и сформулировать гипотезу о его физиологических функциях. На этом этапе Кришна Персо, разделивший со мной анростеноновое фиаско (в дальнейшем мы стали не только постоянными коллегами, но и хорошими друзьями), получил докторскую степень в лаборатории Джорджа Додда в Уорике и перебрался ко мне, в Пизу, чтобы заняться нашим новым загадочным белком.

Примерно в то же время другая итальянская исследовательская группа, возглавляемая Андреа Каваджони (из Пармского университета), заинтересовалась проектом, и мы решили объединить силы, чтобы получить образец белка, достаточно чистый, чтобы можно было завершить характеризацию.

В отсутствие любой информации по структуре нам нужно было провести белок через несколько последовательных стадий очистки, отслеживая связанный радиоактивный пиразин (тот одорант с запахом сладких перцев). К счастью, взаимодействие между маркированным пиразином и ОСБ было достаточно прочным, чтобы пережить несколько элюирований в лабораторной колонке. Измеряя радиоактивность в элюированных фракциях, мы могли легко обнаружить те, в которых содержался белок. В итоге изолировать его оказалось проще, чем мы ожидали, – благодаря изобилию биоматериала и его удачным химическим свойствам.

Тем не менее на эту задачу ушло три года. Мы работали со скоростью улитки, тратили время на эксперименты второго порядка, которые не добавляли никакой важной информации, потому что не оценили толком, какой интерес наше открытие способно вызвать. После первого успеха мы поняли, что все еще далеки от обнаружения ольфакторных рецепторов, – это несколько пригасило наш энтузиазм. На какое-то время мы погрузились в рутину, которая временами начинала казаться скучной и бессмысленной. К счастью, на нас не давила конкуренция со стороны других исследовательских групп: указанным подходом до сих пор пользовались мы одни.

Впрочем, вскоре события начали развиваться очень быстро.

К тому времени как наши данные были уже практически готовы для публикации, до нас дошли слухи еще об одной американской группе, у которой есть очищенный образец того же самого белка. Соломон Снайдер из Университета Джона Хопкинса (Балтимор) не так давно уже засветился с открытием опиоидных рецепторов, за которое получил престижную премию Ласкера. Обнаружив, что с нами конкурирует такая опытная и сильная исследовательская группа, мы первым делом чуть не бросили проект – нам вдруг остро захотелось заняться чем-то очень обычным и приятным.

Однако куда мудрее было бы поскорее закончить эксперименты и пришпорить публикацию результатов. В итоге две статьи были опубликованы практически одновременно: наша – в European Journal of Biochemistry [1] и снайдеровская – в Proceedings of the National Academy of Sciences [2].

Обе вызвали огромный интерес; вся наука об обонянии разом стряхнула летаргию предшествовавшего периода. Казалось, весь мир ждет нового, более прямого подхода к работе с ольфакторным кодом и молекулярными механизмами, ответственными за восприятие запахов. И вот он наконец, вожделенный новый инструмент – белки, способные распознавать молекулы одорантов. Но как же они работают? Примерно как рецепторы, только ольфакторные? Понятное дело, что, будучи растворимыми белками, они должны либо содержаться в клеточной жидкости, либо плавать в межклеточном пространстве. Но вместо этого они делают нечто совершенно другое: передают сообщения из внешнего мира внутрь ольфакторного нейрона, а для этого нам нужны белки, прочно сидящие на клеточной мембране, так чтобы частично молекула была открыта в окружающую среду и могла получать из нее химические сигналы, а частично – внутрь нейрона, чтобы активировать его ферментные механизмы.

С другой стороны, растворимая природа этих связывающих белков и их расположение в непосредственной близости к мембране ольфакторного нейрона, где, как предполагалось, локализуются истинные ольфакторные рецепторы, сильно напоминали растворимые белки бактерий, «обитающие» в периплазматическом пространстве между их внутренней мембраной и внешней стенкой и способные связывать сахара и аминокислоты. Эти бактериальные белки классифицируются как рецепторы – своеобразный тип растворимых рецепторов. Возможно, наши ольфакторные белки могут выполнять примерно такие же функции?

Как бы они на самом деле ни назывались, это были единственные белки, способные взаимодействовать с пахучими веществами. Кое-кто из ученых пришел к выводу, что на изучение этих новых действующих лиц обонятельной сцены вполне стоит потратить время и ресурсы.

Надежность опубликованных результатов объяснялась еще и тем, что две разные группы, наша и снайдеровская, независимо и безо всякого обмена информацией пришли к одним и тем же заключениям. Лучший аргумент в пользу нового открытия – это повтор результатов другими учеными. Биохимия обоняния впервые получила такие надежные и воспроизводимые данные. И вдобавок примерно в то же время появилось сообщение об открытии еще одного ольфакторного белка – на сей раз у насекомых, – что дополнительно укрепило репутацию наших экспериментов и подогрело интерес к ним.

Ричард Вот и Лин Риддифорд обнаружили в антеннах гигантского мотылька Antheraea polyphemus растворимый белок, способный связывать половой феромон представителей этого вида и получивший в итоге название ФСБ (феромоно-связывающего белка) [3]. Этот белок, будучи иным по структуре, обладал всеми характеристиками насекомого эквивалента нашего млекопитающего ОСБ и, весьма вероятно, мог выполнять похожие функции… каковы бы они ни были.