Генетические вариации заставили принять вонь тухлой рыбы за запах карамели
Биологи обнаружили генетический вариант, носители которого воспринимали запах тухлой рыбы как аромат карамели или даже розы — говорится в исследовании, опубликованном в журнале Current Biology. Исследователи предложили респондентам описать определенные запахи и проанализировали геномы испытуемых. Так они нашли вариант гена обонятельного рецептора TAAR5, который позволяет ощущать запах рыбы как более приятный. В исследовании также обнаружили варианты генов обонятельных рецепторов, которые связаны с восприятием запахов лакрицы и корицы.
Человек способен ощущать запахи благодаря обонятельным рецепторам, которые находятся на внутренней поверхности носа. Молекулы веществ связываются с рецепторами соответствующих клеток, которые генерируют нервный импульс, идущий в мозг. Способность различать большое количество молекул предполагает множество разнообразных рецепторов — их генов у человека целых 885. Вариации в последовательностях этих генов могут неожиданным образом повлиять на восприятие разных запахов.
Исследователи из Университета Исландии под руководством Розы Гисладоттер (Rosa S. Gisladottir) проанализировали геномы более 11 тысяч человек, чтобы выявить связи между генетическими вариантами и субъективным ощущением запахов. Испытуемым предлагали понюхать палочки, на которые нанесли молекулы протухшей рыбы (смесь с триметиламином), лакрицы (транс-анетол), корицы (коричный альдегид), лимона (смесь с лимонным маслом), мяты (смесь с ментолом) и банана (комплексная банановая смесь). После теста респондентов спрашивали, какой запах они ощутили и насколько он был приятным по семибалльной шкале. С возрастом люди хуже определяли запахи, при этом лакрица, корица, мята и лимон становились менее приятными, а вот рыба и банан пожилым людям нравились больше, чем молодым.
От редактора
Авторы не упоминают подробностей состава и критериев выбора веществ для своих ароматических палочек: четыре из шести образцов представляют собой смеси веществ, некоторые компоненты которых не описаны в статье. Например, рыбный ароматизатор включал не только триметиламин, но и "небольшие количества двух летучих соединений серы", состав которых не раскрывается производителем. Авторы приписывают наблюдаемые эффекты триметиламину, не упоминая о других компонентах смеси, поэтому к результатам исследования стоит отнестись с осторожностью.
После теста с запахами ученые провели полногеномный анализ ассоциаций. Этот метод позволяет связать разные варианты последовательностей в выборке геномов с определенным признаком — в нашем случае с восприятием запахов. Так, все геномы секвенируют (устанавливают их последовательность) и исследуют те вариации, которые достоверно чаще встречаются у людей с проявлением признака. В ходе такого анализа биологи обнаружили вариации в трех локусах генома, которые были связаны с восприятием запахов тухлой рыбы, лакрицы и корицы.
Носители редкой аминокислотной замены в гене обонятельного рецептора TAAR5 чаще оценивали запах рыбы как более приятный (p = 0,021). Они больше путались в оценке запаха, называя не связанные с морепродуктами ароматы (p = 3,1×10−8): карамель, картошка, роза, кетчуп. Ученые считают, что отвращение к запаху триметиламина может быть результатом эволюции и оберегать носителя от патогенных микроорганизмов из тухлой еды. Восприятие запаха лакрицы связали с генами кластера обонятельных рецепторов OR6: самая частая вариация (аминокислотная замена в гене OR6C70) позволила носителям лучше отличать лакрицу от других запахов (p = 8,8×10−16), а другая замена — оценивать запах лакрицы как более приятный (p = 3,5×10−4). В этом же кластере обнаружили вариант (межгенный rs317787-T), который повышает (p = 5×10−17) вероятность распознать запах корицы.
За восприятие запахов ответственны не только обонятельные рецепторы, но и зоны обоняния в мозге. Нейробиологи недавно выяснили, что соотношения между похожими запахами — карта запахов — определяются как в обонятельных луковицах, так и в пириформной коре, которая лучше кластеризует запахи и увеличивает точность кодирования.
Аня Муравьева
Ученые впервые вызвали партеногенез геномным редактированием
Генетики из американских и британских университетов обнаружили, какие гены отвечают за факультативный партеногенез у дрозофил. Они внесли точечные изменения в мушиные гены, влияющие на текучесть мембран (Desat2), образование центриолей (Polo) и скорость пролиферации (Myc). Мухи-самки из созданной генетической линии успешно вступали в половое размножение, но были при этом способны к партеногенезу как минимум на протяжении двух поколений. Исследование опубликовано в журнале Current Biology. Партеногенез — развитие живых организмов из неоплодотворенной яйцеклетки — широко распространен среди животных. На филогенетическом древе чисто партеногенетические виды нередко соседствуют с практикующими «обычное» половое размножение. Иногда и вовсе удается описать спорадические случаи появления партеногенеза у отдельных представителей непартеногенетических видов. Следовательно, генетическая подоплека партеногенеза может возникать быстро по эволюционным меркам и должна быть в этом случае относительно несложной. Но конкретные молекулярные механизмы партеногенеза часто остаются нерасшифрованными. У мух, неспособных к партеногенезу, яйцо приостанавливается на стадии метафазы I мейоза, а дальнейшее развитие (завершение деления, отделение полярных телец и дальнейшие митотические деления) продолжается лишь после оплодотворения. Но встречаются и факультативно партеногенетические линии, в которых партеногенетические потомки составляют от десятых долей до десяти процентов популяции. Доктор Алексис Сперлинг (Alexis L. Sperling) из Кембриджского Университета с коллегами из американских университетов Мемфиса и Калифорнийского технологического исследовала механизм возникновения факультативного партеногенеза у мух вида Drosophila mercatorum. Генетики отобрали и секвенировали геномы и транскриптомы факультативно и облигатно партеногенетических штаммов D. mercatorum и сопоставили их между собой. При партеногенезе была изменена экспрессия 44 генов, связанных в основном с формированием центриолей и регуляцией клеточного цикла. Несмотря на то, что предки D. mercatorum и более изученной D. melanogaster разошлись более 40 миллионов лет назад, данные сравнительной геномики позволяют воссоздавать на более известном модельном объекте изменения, обнаруженные в геноме менее известного. Ученые воссоздали у D. melanogaster выявленные изменения активности генов, прибегая к CRISPR-редактированию генома, дупликациям генов, введению в геном генов антисмысловых РНК или энхансерных последовательностей. Самый высокий уровень партеногенеза был зарегистрирован в группах трансгенных D. melanogaster, у которых была повышена активность генов Polo (регулятор образования центриолей) или Myc (регулятор клеточного цикла), либо понижена активность генов Slmb (убиквитиновая лигаза, способствующая деградации Myc) и Desat2 (фермент, синтезирующий ненасыщенные жирные кислоты и регулирующий текучесть мембран). У каждого третьего облигатно партеногенетического яйца D. mercatorum полярные тельца или женские пронуклеусы вступали в митотические деления, давая начало эмбрионам (такая же картина наблюдалась в каждом восьмом случае факультативно партеногенетических линий). Количество полярных телец, способных спонтанно вступать в митоз (и тем самым формировать эмбрион) повышалось при повышении активности генов Myc и Polo. При этом многие мухи из партеногенетических линий после целлюляризации становятся недиплоидными (чаще всего, триплоидными) из-за нарушения образования веретена деления. Ученые получили 21 тысячу мух-самок D. melanogaster, гомозиготных по мутантным аллелям генов Polo, Myc и Desat2, и содержали их в отсутствии самцов. В общей сложности самки дали 143 взрослых потомка (в среднем 0,7 потомка на 100 мух), а у тех, в свою очередь, появилось два партеногенетических взрослых потомка второго поколения (1,4 процента от численности предыдущего поколения). Таким образом, линия животных, способных к партеногенезу на протяжении нескольких поколений, была впервые получена при помощи геномного редактирования. На основании полученных данных авторы предполагают следующий механизм факультативного партеногенеза. Повышение текучести мембран (цитоплазматической и мембраны эндоплазматического ретикулума) влияет на формирование центра организации микротрубочек и, следовательно, веретена деления. Его образование упрощает вступление в митоз. Такие изменения могли стать эволюционно выгодным приобретением при расселении мух в более холодные регионы (повышение текучести мембран, связанное со снижением активности десатураз, улучшает выживаемость мух при низких температурах). Впрочем, детали возникновения партеногенетических линий мух пока не до конца изучены — судя по диспропорции между небольшими изменениями в геноме и выраженным транскриптомным изменениями, часть изменений у партеногенетических D. mercatorum может носить эпигенетический характер (важность эпигенома для партеногенеза ранее была показана в эксперименте на мышах). О медийной шумихе вокруг возможности партеногенеза у человека и о генетических предпосылках к нему читайте в нашем материале «Половинка себя».