אף אחד, ריחות רבים

 

העושר העצום של ריחות האופף אותנו מציב לפני חוש הריח שלנו אתגרים לא פשוטים. תחושת ריח מתחוללת כאשר מולקולה של חומר כלשהו ("ריחן") חודרת לאף ומתקשרת לקולטן חלבוני המוצג על קרומיהם של תאי העצב של חוש הריח. כתוצאה מההתקשרות הזאת, משגר תא העצב אות אל המוח, שמעבד את האות ויוצר את תחושת הריח. התקשרותה של מולקולת הריחן לקולטן מבוססת על התאמה מבנית ביניהם, הדומה להתאמה שקיימת בין מפתח למנעול. אבל האם כל מפתח פותח רק מנעול אחד? כלומר, האם לכל ריחן יש קולטן מיוחד המתאים אך ורק לו? תחשיב פשוט שולל את האפשרות הזאת: אם נניח שקיימים רק 10,000 ריחות, שלכל אחד מהם קולטן ייחודי המקודד בגן נפרד, תוביל אותנו ההנחה הזאת למסקנה שכעשירית מהמטען הגנטי שלנו (הכולל 100,000 גנים) מוקדש אך ורק למידע הדרוש לבנייתם של קולטני הריח באף. מצב זה הוא בלתי סביר, כמובן.

 

פרופ' דורון לנצט מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע הציע - לפני שנים אחדות - תפיסה מקורית שלפיה קולטני הריח ניחנים ב"סובלנות" וביכולת "להשלים עם התאמות בלתי מושלמות" בינם לבין ה"ריחנים" השונים. פרופ' לנצט גרס, שכל מולקולה של "ריחן" מסוגלת להתקשר למספר סוגים של קולטנים, כאשר עוצמת ההתקשרות משתנה על פי מידת ההתאמה ביניהם. כך, למשל, יכולות מולקולות של "ריחן" מסוים להתקשר לקולטן אחד בעוצמה רבה, לקולטן אחר בעוצמה בינונית ולקולטן שלישי בעוצמה מעטה. השילוב של התקשרויות, בעוצמות השונות, יוצר מעין "דפוס הכרה" מורכב ייחודי של אותות הנשלחים מתאי העצב אל המוח. כל "דפוס הכרה" כזה יוצר ריח מוגדר, השונה מהריחות שנוצרים כתוצאה מהיווצרותם של "דפוסי הכרה" אחרים. כך אפשר, באמצעות מעט סוגי קולטנים, להכיר מספר כמעט בלתי מוגבל של ריחות שונים.

 

תפיסה זו נבעה לא במעט מתחושתו של פרופ' לנצט, כי מערכת חוש הריח עשויה לפעול באורח דומה לדרך פעולתה של המערכת החיסונית: שתי המערכות האלה נדרשות להכיר את מאפייניהן של מולקולות רבות ושונות, לרבות כאלה המגיעות מהסביבה וחודרות אל תוך הגוף. המערכת החיסונית עושה זאת בין הייתר הודות ליכולתה ליצור נוגדנים המתאימים למולקולות שהיא לומדת להכיר. מערכת חוש הריח עושה זאת באמצעות שילוב של כמה קולטנים ליצירת "דפוס הכרה" מורכב.

 

בימים אלה סיפקו פרופ' לנצט ותלמיד המחקר יצחק פילפל הוכחה חדשה לנכונותה של התפיסה הזאת, המעלה אפשרות שהדמיון בין המערכת החיסונית למערכת חוש הריח אף גדול משסברו בתחילה.

 

פרופ' לנצט ויצחק פילפל בחנו בשיטות ביואינפורמטיות את ההרכב המולקולרי ואת המבנה המרחבי התלת-ממדי של 200 קולטני הרחה, המהווים כחמישית מכלל סוגי הקולטנים הקיימים באף. הם גילו שכל קולטני ההרחה מתאפיינים במבנה דומה: לכולם יש אזורים רחבים דמויי מסגרת, שבהם מצויים אזורים קטנים בהרבה המשמשים כ"מתקני זיהוי". קולטן ריח אופייני הוא חלבון המורכב מכ-300 חומצות אמיניות, אבל "מתקן הזיהוי" שלו בנוי מכ-20 יחידות כאלה בלבד. במלים אחרות, קולטני הריח דומים למדי זה לזה בחלק העיקרי של המבנה שלהם, והם נבדלים זה מזה רק בקטע קטן מהמבנה. מבנה זה, הכולל רק אזור קטן המשמש ל"הכרה", מזכיר במידה רבה את מבניהם של הנוגדנים של המערכת החיסונית.

 

מחקר זה עשוי לסייע בפיתוח דרכים לטיפול בהפרעות ריח, בפיתוחם של ריחות וטעמים חדשים, ואף בפיתוחם של "מתקני הרחה" מלאכותיים, העשויים לשמש בתעשיית המזון ולצרכים ביטחוניים שונים.