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Sinnesorgane: Faule-Eier-Gestank nur dank Kupfer wahrnehmbar

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Bei Experimenten mit Mäusen sind Forscher um Hiroaki Matsunami von der Duke University in Durham einem bislang unbeobachteten Mechanismus im Wahrnehmungssystem auf die Spur gekommen: In den Sinneszellen der Nager fanden sie einen Geruchsrezeptor, der zum ordnungsgemäßen Funktionieren ein Kupferion benötigt. Das Metall bindet an die jeweiligen Geruchsmoleküle und macht sie so vermutlich besser aufspürbar für den Rezeptor.

Der von ihnen betrachtete Rezeptor MOR244-3 reagiert auf verschiedene schwefelhaltige Verbindungen, die für ihren überaus starken Geruch bekannt sind – so genannte Thiole. Den entscheidenden Einfluss des Kupfers bestätigten die Wissenschaftler durch Experimente, bei denen sie Wirkstoffe einsetzten, die das Metall binden und so dem Rezeptor entzogen. Die Mäuse konnten dadurch schwefelhaltige Testgerüche schlechter wahrnehmen. Umgekehrt ließ sich die Empfindlichkeit durch Veränderung der Kupferkonzentration in der Nasenschleimhaut erhöhen.

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Die Forscher um Matsunami gehen davon aus, dass die Bindung an das Kupferion die Form des Geruchsstoffs verändert. Dadurch wird es rundlicher und kompakter und passt besser in das aktive Zentrum des Rezeptors.

Nach: Duan, X. et al, PNAS 10.1073/pnas.1111297109

Matsunami und Kollegen gehen davon aus, dass bestimmte Geruchsstoffe mit dem Kupfer einen Komplex bilden. Dadurch ändere sich ihre Form mit dem Ergebnis, dass sie besser in die Bindungsstelle des Rezeptors passen als ohne das angeheftete Ion. Die von ihnen hauptsächlich betrachtete Substanz MTMT (Methylthiomethanthiol) kommt als Signalstoff im Urin der Mäuse vor und kann von den Tieren noch in Konzentrationen von wenigen Teilen pro Milliarde (ppb) wahrgenommen werden.

Dass Metalle bei der Geruchswahrnehmung eine Rolle spielen, sei zwar schon länger in der Diskussion gewesen, erläutern die Forscher. Um welche Elemente es sich dabei handelt und wie sie ihren Einfluss geltend machen, war offen. Bislang wurde der Rezeptor zwar nur bei Mäusen untersucht, es gebe jedoch keinen Grund, warum bei Menschen die Wahrnehmung solcher Gerüche anders funktionieren solle, meint Matsunami. Die Rezeptoren würden sich sehr stark ähneln.

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