Evoluce olfaktorických receptorů

Abstract

Tato bakalářská práce pojednává o největší genové rodině savců, která kóduje olfaktorické receptory. Olfaktorické receptory náleží do podrodiny rhodopsin-like GPCRs, staré 600 až 800 milionů let. Minimálně od této doby hrají olfaktorické receptory, součást jednoho z nejstarších smyslů (čich), zásadní roli v detekci chemických látek ať už ve vodě, nebo ve vzduchu. Ohromný repertoár olfaktorických receptorů a jeho změny v průběhu evoluce u důležitých taxonů živočichů je v práci zmapován s důrazem na množství a podíl funkčních a nefunkčních genů pro olfaktorické receptory. Tyto hodnoty jsou totiž jedním z kritérií hodnocení olfaktorických schopností zvířat. Olfaktorické receptory jsou umístěny typicky na povrchu senzorického neuronu čichového epitelu, kde váží různé odoranty a spouští signalizační kaskádu vedoucí k depolarizaci membrány neuronu. Přibližně polovina práce proto shrnuje poznatky o molekulární biologii olfaktorických receptorů, jako je jejich struktura, zásadní složky signalizační kaskády (Gαolf, ACIII, CNG kanál, Ca2+ dependentní Cl- kanál), stejně jako složky potřebné k návratu do stavu steady-state. Určitá úroveň exprese olfaktorických receptorů ve velkém množství non-olfaktorických tkání (svaly, sperma, mozek atd.) ukazuje na možné důležité biomedicínské role těchto receptorů.

This bachelor thesis deals with the largest gene family of mammals which encode olfactory receptors. Olfactory receptors fall in rhodopsin-like GPCRs subfamily, approximately 600 - 800 millions of years old. At least from this time, olfactory receptors play, as a part of one of the oldest senses (smell), fundamental role in detection of chemical cues from water or air. This work summarizes large repertoire of olfactory receptors and its changes during the evolution of important animal taxons with emphasis on number and fraction of functional and nonfunctional olfactory receptor genes. Those values are part of criteria used for olfactory ability of animals. Olfactory receptors are typically placed on surface of sensory neuron placed in olfactory epithelium, where they bind various odorants and triggers signal cascade which leads to neuron's membrane depolarization. Therefore, about one half of this work summarizes knowledge of olfactory receptor's molecular biology like their structure, main parts of signal cascade (Gαolf, ACIII, CNG channel, Ca2+ dependent Cl- channel) just as parts needed for steady-state establishment. Expression of olfactory receptors detected in amount of non-olfactory tissues (mussels, sperm, brain etc.), indicate possibly important biomedical roles of this receptors.