Обоняние - [53]

Ну и конечно, биохимики не торопились углубляться в сферу обоняния по той простой причине, что там все очень уж сложно устроено. Даже при тогдашних ограниченных знаниях опытные химики не могли не догадываться, что ольфакторная система – не чета простому зрительному коду и должна быть основана на огромном количестве рецепторов. А вот количество белков-рецепторов каждого типа, напротив, должно быть очень невелико. Таким образом, биохимики, желающие посвятить свою жизнь ольфакции, столкнулись бы с серьезной задачей – не только идентифицировать один-единственный специфический белок, присутствующий в крошечных количествах (заметно ниже порога чувствительности тогдашних инструментов и техник), но и сепарировать его от сотен других структурно схожих белков. Средств для решения такой задачи у науки не было.

Учитывая такое положение дел в конце 1970-х, отсутствие интереса к охоте на ольфакторные рецепторы на белковом уровне не должно никого удивлять. Фактически было предпринято всего несколько попыток, да и те оказались безуспешными. В любом случае результаты, полученные в единичных лабораториях, никто не повторил и не подтвердил, а вскоре они и вовсе утратили надежность и достоверность в глазах научного сообщества.

Сегодня, в свете новых знаний, полученных благодаря продвинутым техникам молекулярной биологии, задача эта для тех времен представляется совершенно безнадежной. Рецепторы мембраны составляют слой на поверхности клетки толщиной в одну молекулу, то есть количественно их гораздо меньше, чем белков внутри самой клетки. Вдобавок в одном образце ткани содержится очень много белков-рецепторов с очень похожими свойствами.

Помимо всех этих проблем, общих для рецепторов вообще и ольфакторных в частности, сама задача изолировать конкретный белок отнюдь не проста. Для этого нам нужно отделить его от огромного множества других белков с практически теми же химическими свойствами. Все белки представляют собой длинные цепочки, построенные из одних и тех же 20 кирпичиков-аминокислот, связанных друг с другом в линейную последовательность, постоянную и типичную для каждого белка. Иными словами, белки отличаются друг от друга длиной цепочки, а также пропорцией и расположением этих самых 20 аминокислот. Поскольку некоторые аминокислоты имеют электрический заряд, белки можно различать еще и по общему заряду, и вдобавок по размеру молекулы. Это две основные характеристики, позволяющие фракционировать белковую смесь. Если искомый белок – один из пропорционально малых компонентов смеси, его изоляция может оказаться делом довольно трудным и требовать фракционирования в несколько этапов.

Вторая проблема с ольфакторными рецепторами заключалась в отсутствии надежного функционального теста на их присутствие. К концу 1970-х рецепторов насчитывалось не так уж много. Для каждого был известен специфический лиганд, который сравнительно быстро и просто показывал наличие белка-рецептора еще на стадии изоляции.

А вот с ольфакторными рецепторами лиганды представляли большой вопрос. Всякая летучая молекула, способная добраться до нашей обонятельной слизистой, есть потенциальный одорант и кандидат в лиганды для ольфакторных рецепторов. Однако далеко не все одоранты порождают одинаково сильные обонятельные ощущения. Многие соединения пахнут очень слабо, другие – довольно интенсивно. Среди последних – пиразины с запахом сладкого перца, земляной геосмин и андростенон с его всепобеждающим едким запахом мочи [3].

Эти молекулы способны стимулировать наши рецепторы даже в исключительно низких концентрациях, а следовательно, являются самыми сильными лигандами – каждый для своего избирательного рецептора. Эти вещества, по логике вещей, должны быть более специфичными, чем остальные, и служить наживкой для отлова соответствующих им рецепторов. В самом начале пути наши биохимические исследования основывались именно на этой идее. Сами понимаете, как важно было на этом этапе иметь в своем распоряжении весь объем накопленной за предыдущие десятилетия информации с описанием запахов и ольфакторных порогов.

Увы, с главной проблемой – как изолировать один конкретный рецептор среди сотен белков того же класса – все оставалось по-прежнему. Нелегко было изолировать нужное количество даже у крупного животного – такого как свинья или корова. Простые подсчеты, основанные на площади ольфакторной области (даже предполагая, что эта область будет целиком покрыта белками-рецепторами), возвращают коэффициент примерно в сто микрограммов – это максимальное количество ольфакторных рецепторов в носу одного животного крупного размера. Далее эту цифру нужно поделить на предполагаемое количество типов ольфакторных рецепторов (более 300 у людей и ближе к 1000 у других животных, как выяснилось впоследствии) и так получить среднее количество для каждого типа рецептора. Любой опытный биохимик сказал бы вам, что задача эта совершенно нереалистична, и не стал бы и думать про инвестиции в такое неблагодарное исследование.

В поисках ольфакторных рецепторов

В те времена я был еще юн, неопытен (особенно в биологии, так как образование получил в неорганической химии) и совершенно лишен финансирования. Рисковать мне было нечем, а невежество не давало толком разглядеть, в какое абсурдное предприятие я намерен ввязаться. Если бы я только остановился на минутку и подумал о последствиях; если бы спросил авторитетного совета или провел более подробные предварительные исследования; если бы, наконец, был постарше и поопытнее, я бы наверняка не узнал тех волнительных и радостных мгновений, что выпали мне на долю в следующие 35 лет, – как не узнал бы и разочарований, провалов и неудач, верных спутников повседневной жизни ученого.