Von Molekül zu Geruch: verbessertes Verständnis von Geruchsempfinden durch in silico, in vitro und in vivo Experimente

• Antragstellerin: Xiaojing Cong, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Biochemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323109959

Unser Gefühlsempfinden von Geruch ist das Ergebnis eines komplexen biochemischen Prozesses. Hierbei ist die Kombination und kombinierte Aktivierung von über 400 olfaktorische Rezeptoren (OR) eine der Schlüsselherausforderungen für das Verständnis. OR gehören zu G-Protein kombinierten Rezeptoren (GPKR), welche die größte Gruppe der Protein-Rezeptoren an Zelloberflächen darstellt. Aktivierte GPKR verändern Ihre dreidimensionale Struktur um Informationen in eine Zelle transportieren. Ungefähr die Hälfte aller menschlicher GPKR sind OR, und erlauben uns komplexe Gerüche als solche wahr zu nehmen. Die große Anzahl von OR und ihre Liganden (z. B Geruchsstoffe) ist hierbei gutes Material zur Erforschung von GPKR-Funktionen. OR sind Forschungsschwerpunkt der Geruchs- und Geschmacksindustrie, indem neue Gerüche und Geschmacksstoffe getestet werden. Während es experimentell schwierig ist die komplexen Mechanismen von GPKR zu reproduzieren, konnte gezeigt werden das Computer-Modellierungen diese Prozesse gut simulieren können.In diesem Projekt möchten Wir die molekularen Grundlagen von GPKR- Aktivierungen besser verstehen. Computermodelle von verönderten GPKRen werden hierfür verwendet, diese sind in Abwesenheit anderer Stoffe (Liganden) hochaktiv. Veränderte GPKR können gut simuliert werden, da sie relativ wenig Computerzeit beanspruchen, und Simulationen so unkompliziert und kosteneffektiv durchgeführt werden können. Mit Hilfe von Molekulardynamik-Simulation werden wir Strukturelemente von der GPKR Aktivierung bestimmen können. Diese Ergebnisse werden verwendet um OR und Ihre Aktivierung durch Bindung von Geruchsstoffen besser zu verstehen. OR-Modelle werden systematisch mit Experimentellen Daten verglichen, um Rückschlüsse auf den Zusammenhang von Molekülen und Geruchsempfinden zu ziehen. OR und Struktur-Geruchs-Zusammenhänge werden kombiniert um neue Verstärker und Inhibitoren für bestimmte ORe zu identifizieren. Potenziell hilfreiche Stoffe werden durch Experimente getestet. Bei Erfolg werden bestimmte Stoffe am Menschen getestet um den tatsächlichen Einfluss zu testen. Das beschriebene Projekt wird fundamentelle Erkenntnisse über OR und GPKR Funktionalitätel liefern, und Zusammenhänge zwischen molekularen Strukturen und dem Geruchsempfinden erklären. Stoffe mit Potenzial um Geruchswahrnehmung zu steuern können für das Kreieren von Düften, Duftträgern und Geruchsmindernden Stoffen angewendet werden. Auf lange Sicht wird dieses Projekt in der Geruchsstoff- und Lebensmittelindustrie Anwendung finden, und auch für Medikamentenentwicklung hilfreich sein.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Professor Jerome Golebiowski, Ph.D.