Receptor olfatorio

Qué es el receptor olfatorio

Estructuralmente pertenece a la misma superfamilia que la rodopsina del ojo: siete hélices que atraviesan la membrana de la neurona, con el extremo que reconoce al odorante orientado hacia la mucosa nasal y el extremo opuesto conectado a la maquinaria de señalización intracelular. Hasta 1991, esa maquinaria era casi un misterio. Linda Buck y Richard Axel, trabajando en la Universidad de Columbia, buscaron genes con las características propias de un receptor acoplado a proteínas G que además se expresaran únicamente en la mucosa olfativa. La búsqueda no dio frutos hasta que Buck introdujo una hipótesis adicional: si el sistema debía distinguir miles de olores distintos, la familia de genes tenía que ser grande.

Acertó. El artículo que publicaron ese año en la revista Cell describió una familia de cerca de mil genes en la rata, la mayor conocida hasta entonces en cualquier genoma de mamífero. En el ser humano se han identificado algo más de cuatrocientos genes funcionales, frente a los casi mil del ratón, una diferencia que refleja en buena medida el peso relativo que cada especie da al olfato. El hallazgo les valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2004.

Cómo transduce la señal

Cuando un odorante encaja en el receptor, activa una proteína G específica de las neuronas olfativas, llamada Golf y descrita por David Jones y Randall Reed en 1989. Golf estimula a su vez una forma particular de la adenilato ciclasa, la de tipo III, que eleva la concentración de AMP cíclico dentro del cilio. Ese aumento abre canales catiónicos regulados por nucleótidos cíclicos, descritos por Takashi Nakamura y Geoffrey Gold en 1987, y deja entrar sodio y calcio. El calcio, a su vez, abre canales de cloro que amplifican la despolarización antes de que la señal viaje por el axón hasta el bulbo olfatorio.

Una neurona, un receptor

Cada neurona sensorial olfativa expresa, de entre las cerca de cuatrocientas opciones disponibles, un solo tipo de receptor. Andrew Chess, junto con Axel, documentó en 1994 el mecanismo que lo garantiza: la inactivación selectiva de una de las dos copias del gen, de modo que solo se transcribe un alelo. Todas las neuronas que expresan el mismo receptor, por dispersas que estén en el epitelio nasal, envían sus axones al mismo punto de destino en el bulbo olfatorio, un fenómeno que Peter Mombaerts cartografió en 1996 marcando genéticamente esas proyecciones.

De esa organización nace la forma en que se codifica un olor. Ningún receptor reconoce una sola molécula, y ninguna molécula activa un solo receptor. Linda Buck lo demostró en 1999, junto con Bettina Malnic: cada odorante activa una combinación particular de receptores, y esa combinación (no un receptor aislado) es la que el cerebro interpreta como un olor concreto. El sistema puede así distinguir un número de olores muy superior al de genes receptores disponibles, combinándolos como si fueran letras de un alfabeto.

Diferenciación con otros conceptos del olfato

Conviene no confundir el receptor con la neurona que lo porta ni con la vía que recorre su señal. El desarrollo de la anatomía de esa vía, desde el bulbo olfatorio hasta la corteza, se encuentra en la entrada vía olfatoria, y el concepto general de quimiorreceptor (aplicable también al gusto y a otros sentidos químicos) se desarrolla en quimiorreceptor.

Preguntas frecuentes

¿Por qué hay tantos genes de receptores olfatorios en comparación con otros sentidos?

Porque el número de odorantes distintos que existen en la naturaleza es enorme, y a diferencia de la visión, que reconoce el color combinando la señal de apenas cuatro tipos de fotorreceptor, el olfato necesita una batería mucho más amplia de detectores moleculares para reconocer estructuras químicas tan dispares.

¿Un mismo receptor puede reconocer varios olores distintos?

Sí, y esa es precisamente la base de la codificación combinatoria: un receptor responde a varias moléculas odorantes con distinta intensidad, y una misma molécula activa a la vez varios receptores diferentes.

¿Qué ocurre si dos neuronas del mismo receptor no proyectan al mismo glomérulo?

En condiciones normales no ocurre: es precisamente esa convergencia, hacia uno o dos glomérulos fijos por tipo de receptor, la que permite que el bulbo olfatorio mantenga un mapa espacial estable y reproducible de la actividad de cada receptor, algo que los experimentos de Peter Mombaerts confirmaron marcando genéticamente las proyecciones axonales.

¿Cuántos genes de receptores olfatorios tiene el ser humano?

Algo más de cuatrocientos funcionales, según las estimaciones más recientes, frente a cerca de mil en el ratón.

¿La proteína Golf tiene algo que ver con la proteína Gs que actúa en otras hormonas?

Están emparentadas. Golf es un homólogo de Gs, propio y casi exclusivo de las neuronas olfativas, descubierto cuatro años antes que el mecanismo de inactivación alélica que explica por qué cada neurona usa un solo receptor.

Referencias

1. National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (NIDCD). Trastornos del olfato.
2. Basic Neurochemistry, National Center for Biotechnology Information (NCBI Bookshelf). Olfaction.
3. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004, press release. Nobel Prize Outreach.
4. Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Richard Axel and Linda Buck Awarded 2004 Nobel Prize in Physiology or Medicine.