I segreti dell’olfatto: scoperto il processo che associa ogni neurone a uno specifico odore

Lo studio

I segreti dell’olfatto: scoperto il processo che associa ogni neurone a uno specifico odore

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Immagine: D. Sharon Pruitt from Hill Air Force Base, Utah, USA, CC BY 2.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/2.0>, via Wikimedia Commons
di redazione
Il senso dell’olfatto è il risultato di una feroce competizione tra geni concorrenti. Una sorta di Squid Game in cui alla fine “sopravvive” un solo gene incaricato di associare al singolo neurone un odore specifico. Il complesso meccanismo ricostruito su Nature grazie a studi sui topi

Andare a naso conviene perché l’olfatto difficilmente si sbaglia. Il meccanismo con cui vengono riconosciuti gli odori sembra infatti una macchina perfetta: ogni neurone olfattivo della mucosa delle cavità nasali è dotato di un recettore per uno specifico odore. Per esempio: il neurone con il recettore della etilivanillina è associato all’odore di vaniglia, quello con il recettore del limonene consente di distinguere il profumo di limone e grazie al neurone che ospita il recettore del mentolo  si può percepire l’aroma di menta. Miliardi di neuroni altamente specializzati permettono di distinguere tra miliardi di odori differenti. 

Un gruppo di ricercatori del Columbia's Zuckerman Institute ha ricostruito per la prima volta su Nature il processo che porta alla elevatissima specializzazione dei neuroni olfattivi spiegando cioè come accade che una cellula nervosa venga modellata per individuare un determinato odore e non un altro. 

Gli scienziati, grazie a studi molecolari sui topi, hanno scoperto che il senso dell’olfatto è il risultato di una durissima competizione alla Squid Game che si svolge nei confini ristretti del nucleo di ciascun neurone olfattivo dove risiedono i cromosomi e i geni della cellula. È lì che avviene la spietata gara tra concorrenti che prevede varie fasi di eliminazione prima di arrivare al vincitore finale.  

A scontrarsi sono i migliaia di geni dei recettori olfattivi della cellule. Andando avanti nella selezione si arriva a una manciata di finalisti, circa mille, e alla fine a un solo “sopravvissuto”, il gene prevalente, quello che stabilisce l’odore associato allo specifico neurone. Il capitolo finale della battaglia tra geni è estremamente complesso e coinvolge una miriade di altri attori, ovvero molecole che aumentano o diminuiscono la capacità di ciascun gene di produrre recettori olfattivi. Stringendo varie alleanze all’interno del genoma, questi attori molecolari aiutano ad attivare o disattivare geni specifici.

Nella mischia intervengono anche altre molecole che rimodellano porzioni del genoma in modo da favorire specifici geni recettori.

«Abbiamo osservato che il genoma ha una certa organizzazione spaziale nel nucleo e che i cambiamenti in questa struttura sono fondamentali quando si tratta di quali geni vengono espressi in proteine, come i recettori olfattivi. Stiamo imparando quanto sia importante questo processo nella maturazione delle cellule olfattive», ha commentato  Ariel Pourmorady, principale autore dello studio. 

In base a una serie di osservazioni sui topi i ricercatori hanno  riconosciuto l’RNA come la molecola centrale nel meccanismo di scelta dei geni del sistema olfattivo. L’RNA infatti avrebbe un secondo ruolo oltre a quello più noto di intermediario che traduce il codice genetico incorporato nel DNA in molecole proteiche con compiti cellulari specifici, come per esempio il rilevamento degli odori. «Sembra che l'RNA prodotto dalla cellula durante l'espressione genetica alteri anche l'architettura del genoma in modo da rafforzare l'espressione di un gene del recettore olfattivo e allo stesso tempo disattivare tutti gli altri», ha detto Pourmorady. 

L’RNA, nella metafora della gara tra geni dei recettori olfattivi, sarebbe il giudice che seleziona i contendenti fino a sceglierne uno solo.

«Il modo in cui le cellule sensoriali del naso scelgono i rispettivi recettori è stato uno dei misteri più persistenti sull’olfatto. Ora, la storia dietro il nostro senso dell’olfatto sta diventando più chiara e anche più drammatica», ha detto Stavros Lomvardas, autore corrispondente dell'articolo.