Mentre gli esseri umani hanno un recettore sulla lingua in grado di rilevare tutti i tipi di dolci, dallo zucchero vero ai dolcificanti artificiali come l’aspartame, gli insetti hanno molti recettori che rilevano ciascuno specifici tipi di zuccheri. I ricercatori di Yale hanno ora scoperto un modo in cui i recettori degli insetti riescono a essere così selettivi, una scoperta che secondo loro ci aiuterà a capire come gli animali decifrano il mondo chimico e come potremmo imitare tale capacità in futuro.
Hanno riportato i loro risultati in uno studio pubblicato il 6 marzo nel Natura.
Lo zucchero è importante sia per gli animali che per gli esseri umani, afferma Joel Butterwick, assistente professore di farmacologia alla Yale School of Medicine e autore senior dello studio.
“Tutti gustiamo lo zucchero. È una delle principali fonti di energia per quasi tutti gli animali”, ha detto Butterwick.
La capacità di assaporare lo zucchero è essenziale anche per identificare i nutrienti necessari e generare una sensazione piacevole che si abbina al nutrimento. A differenza dei mammiferi, anche gli insetti fanno affidamento sul loro sistema gustativo per individuare i partner di accoppiamento e identificare i posti migliori dove depositare le uova.
Ma il modo in cui gli insetti rilevano zuccheri specifici – distinguendo tra molecole che sembrano abbastanza simili tra loro ma che presentano sottili differenze – è rimasto poco chiaro. Per comprendere meglio la sensibilità dei recettori del gusto degli insetti, Butterwick e il suo gruppo di ricerca si sono concentrati su un recettore così selettivo da rispondere a un solo tipo di zucchero: il D-fruttosio. Il recettore si trova nella bocca e nel cervello delle tarme della seta. Essendo un recettore dipendente da un ligando, si attiva solo dopo che il suo ligando, la molecola che è in grado di legarsi ad esso, si attacca.
Inaspettatamente, anche se il D-fruttosio è l’unico zucchero che attiva questo recettore, i ricercatori hanno scoperto che molti altri zuccheri si legano ad esso.
“Questo ci ha detto che l’area in cui si attaccano questi zuccheri, la tasca di legame, non è l’unica cosa che determina l’attivazione”, ha detto Butterwick. “Doveva esserci qualche altra spiegazione. Quindi volevamo osservare il recettore su scala atomica per vedere in dettaglio come interagivano lo zucchero e il recettore.”
Il team ha mappato la struttura del solo recettore così come il recettore legato al D-fruttosio. Hanno osservato che il D-fruttosio era annidato nella tasca di legame e ha avviato un cambiamento di forma che ha attivato il recettore.
Hanno poi mappato la struttura del recettore quando era legato a uno zucchero estremamente simile al D-fruttosio. Sebbene lo zucchero, l’L-sorbosio, sembrasse legarsi al recettore altrettanto bene del D-fruttosio, non ha cambiato la forma del recettore, lasciando il recettore inattivo. Si è scoperto che la differenza tra i due zuccheri non sta nel modo in cui si attaccano alla tasca di legame, ma nel modo in cui interagiscono con un ponte molecolare che collega la tasca di legame a una parte diversa del recettore.
In breve, il D-fruttosio è stato in grado di agganciare quel ponte e avviare il cambiamento di forma, mentre l’L-sorbosio no.
“Ciò che riteniamo interessante è che ci sono interazioni che avvengono al di fuori della tasca che agiscono come un meccanismo di selezione”, ha affermato Butterwick. “E l’evoluzione probabilmente funziona su entrambi gli aspetti. Ad esempio, un recettore meno specifico di questo forse lega più molecole o forse il suo ponte è più facile da attivare. Con molteplici aspetti su cui agire, ci sono più modi in cui l’evoluzione può metterli a punto.” recettori.”
Scoprire i meccanismi alla base del modo in cui i recettori riconoscono le varie sostanze aiuterà i ricercatori a capire come l’olfatto e il gusto consentono agli esseri umani e agli animali di decifrare il mondo chimico, afferma Butterwick.
Potrebbe anche favorire lo sviluppo di biosensori, ha aggiunto. Alcuni cani possono sentire l’odore di malattie come il cancro o il morbo di Parkinson. Sapere come i recettori dell’olfatto e del gusto differenziano le sostanze aiuterebbe lo sviluppo di “nasi elettronici” in grado di fiutare le malattie.
“Le persone stanno già provando a farlo. E anche se ci sono stati alcuni successi, ci sono stati più fallimenti”, ha detto Butterwick. “Il nostro lavoro qui può aiutare a spiegare perché è stato impegnativo. Non si tratta solo di legare la molecola di interesse. Anche il modo in cui il recettore si attiva è essenziale.”
Andando avanti, i ricercatori vogliono esplorare il potenziale farmacologico di questi recettori.
“Ci sono stati innumerevoli casi nel corso della storia in cui una struttura atomica risolta ha aperto la strada a importanti scoperte”, ha affermato João Victor Gomes, uno studente laureato nel laboratorio di Butterwick e autore principale dello studio. Gomes viene dal Brasile, che sta attualmente affrontando una grave ondata di dengue, con più di un milione di casi di malattia trasmessa dalle zanzare registrati solo quest’anno.
“Se riusciamo a modulare i recettori che influenzano il comportamento alimentare degli insetti”, ha detto, “forse potremmo sviluppare strategie migliori contro le zanzare che trasmettono malattie”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
