Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

RUB-Researchers decipher interaction of fragrances and olfactory receptors

13.12.2011
Angewandte Chemie: three-dimensional structure and hydrogen bridge pattern explained

Anzeige

Banana, mango or apricot - telling these smells apart is no problem for the human nose. How the olfactory organ distinguishes such similar smells has been uncovered by an interdisciplinary team of researchers at the RUB. The scientists were the first to shed light on the dynamics of the three-dimensional structure of the binding site of an olfactory receptor.


In so doing, they also found a characteristic pattern of hydrogen bonds between odorant and receptor, which accounts for the specificity of the olfactory sensors. Using computer simulations, the RUB team was able to predict whether odorant molecules activate a certain receptor or not. “A dream of science and industry is coming true” says smell expert Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt (Department of Cell Physiology). The study was chosen as cover story of the journal Angewandte Chemie International Edition.

Computer model and living cells

The human nose has about 350 different types of olfactory receptors, each specialising in one or a few smells. “The receptor is like a door lock which can only be opened by the right key” says Dr. Lian Gelis from the Department of Cell Physiology. How the lock is exactly constructed was previously unknown. To solve the puzzle, Dr. Steffen Wolf and Prof. Dr. Klaus Gerwert (Department of Biophysics) set out by creating a computer model of the human olfactory receptor for the smell of apricots. In the model, they mutated several components (amino acids) in the binding site of the protein and predicted whether these receptor variants bind apricot fragrance or not. Gelis und Hatt then verified these predictions using “Ca2+-imaging” on the receptors in the physiological system.

Tango of the molecules

In this way, the researchers showed how the binding site has to be structurally constituted so that the apricot fragrance activates the receptor. Using molecular dynamics simulations, they then analysed the two binding partners in greater depth. They found that, in the dynamic interplay of the interaction between receptor and odorant molecule, specific chemical bonds, called hydrogen bridges, form and separate. “It’s like a tango, where the female dancer constantly separates from her partner and joins him again at another point” explains Gerwert. “The receptor uses the dynamic hydrogen bonding pattern to distinguish between activating and non-activating odours."

Predictions for other olfactory receptors

The researchers established how many molecular junctions the interaction partners have to form in order for a smell to activate an olfactory receptor. They also managed to specifically manipulate a receptor protein in the model and in the experiment so that it detected papaya fragrance instead of apricot fragrance. “The findings can help to generate specific ‘super-olfactory sensors’ for a defined fragrance” says Hatt. “Since olfactory receptors not only occur in the nose, but also in many other tissues in the human body, for example in the prostate, in sperm, and in the intestines, the results may help to develop novel therapeutic approaches”. The work was carried out as part of the Collaborative Research Centre SFB 642. The Mercator Foundation supported Prof. Gerwert with a grant.

Bibliographic record

L. Gelis, S. Wolf, H. Hatt, E.M. Neuhaus, K. Gerwert (2011): Prediction of a ligand-binding niche within a human olfactory receptor by combining site-directed mutagenesis with dynamic homology modelling, Angewandte Chemie, International Edition, doi: 10.1002/ange.201103980

Further information

Prof. Dr. Klaus Gerwert, Department of Biophysics, Faculty of Biology and Biotechnology at the Ruhr-Universität, 44780 Bochum, tel.: +49/234/32-24461
gerwert@bph.ruhr-uni-bochum.de

Prof. Dr. Dr. Dr. Hanns Hatt, Department of Cell Physiology, Faculty of Biology and Biotechnology at the Ruhr-Universität, 44780 Bochum, tel.: +49/234/32-24586
Hanns.Hatt@ruhr-uni-bochum.de

Click for more

Early View Articles in “Angewandte Chemie”
http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1521-3773/earlyview

Department of Cell Physiology
http://www.cphys.rub.de/index.htm

Department of Biophysics
http://www.bph.rub.de/

Editor
Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | Quelle: Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen: www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center

nachricht Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College

Alle Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Im Focus: Mikroben kennen nur eine Konstante: Veränderung!


Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.

„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...

Im Focus: Schnelles Korallensterben


Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen

Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.

Jetzt ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Komplexität beherrschen

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik

Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen

23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nea Kameni volcano movement captured by Envisat

23.05.2012 | Geowissenschaften

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Exklusive Kontakte beim Investforum

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp