Chemosignalisierung ist die am weitesten verbreitete Form der Kommunikation bei Tieren. Bei Säugetieren wird die Erkennung chemischer Signale hauptsächlich durch den Geruchssinn vermittelt und ist von größter Bedeutung für die Nahrungssuche, die Lokalisierung möglicher Paarungspartner und die Vermeidung potenzieller Raubtiere 1,2,3. Das olfaktorische System der Maus wird weiter in verschiedene Subsysteme unterteilt, die jeweils ihre eigenen anatomischen, physiologischen und molekularen Eigenschaften haben4. Unter diesen sind das Hauptolfaktorische System (MOS) und das akzessorische Geruchssystem (AOS) die am besten untersuchten und besser charakterisierten.
Das MOS ist hauptsächlich für den Nachweis flüchtiger chemischer Moleküle verantwortlich, die die Nasenhöhle erreichen. Dies wird durch olfaktorische sensorische Neuronen (OSNs) erreicht, die die sensorische Schnittstelle des Systems bevölkern - das olfaktorische Hauptepithel (MOE). Jedes OSN exprimiert einen von Tausenden von Geruchsrezeptoren (ORs) auf monogene und monoallelische Weise5. Darüber hinaus neigen OPs dazu, breit abgestimmt zu sein6, und ein einzelner Odorant kann an mehr als einen OP binden, wodurch ein kombinatorischer Code für Gerüche7 erzeugt wird.
Das AOS wiederum ist hauptsächlich für den Pheromon- und Kairomonnachweis verantwortlich. Diese Liganden aktivieren vomeronasale sensorische Neuronen (VSNs) im vomeronasalen Organ (VNO). VSNs in der apikalen Zone des VNO exprimieren Rezeptoren aus der vomeronasalen Rezeptor-1-Familie (V1Rs)8, während Neuronen in der basalen Zone die vomeronasale Rezeptor-2-Familie (V2Rs)9 exprimieren. Wichtig ist, dass gezeigt wurde, dass einige VSNs mehr als einen vomeronasalen Rezeptor koexprimieren 10,11,12.
Trotz aller verfügbaren Informationen über die molekularen Eigenschaften von ORs und VRs ist das Wissen über ihre verwandten Liganden noch sehr begrenzt. Die Identifizierung spezifischer olfaktorischer Neuronen, die für die Erkennung eines Moleküls oder komplexen Reizes verantwortlich sind, ist eine wichtige Aufgabe für diejenigen, die den Geruchssinn, das olfaktorische Verhalten und die physiologischen Reaktionen untersuchen. Es wurden mehrere Strategien zur Entwaisung von Geruchsrezeptoren versucht, darunter Calcium-Imaging7, Einzelzell-RNA-Sequenzierung13,14, heterologe Rezeptorexpression15 und Strategien, die auf unmittelbaren frühen Genen (IEGs) basieren16. In jüngerer Zeit wurden einige Techniken eingesetzt, um die modulatorischen Wirkungen von Geruchsstoffen in sensorischen Neuronen zu bewerten, wobei in vivo Calcium-Imaging17,18 und mit Fluoreszenzproteinen markierte Einzelzell-RNA-Sequenzierungsstrategien19 verwendet wurden. Die meisten dieser Techniken erfordern einen künstlichen Aufbau oder werden an dissoziierten Neuronen durchgeführt, so dass es unmöglich ist, Verhaltensweisen, die durch die verwendeten Gerüche ausgelöst werden, gleichzeitig zu bewerten.
Das hier beschriebene Protokoll ermöglicht die Identifizierung von sensorischen Neuronen, die nach einem einzigen Ereignis der Geruchsexposition aktiviert werden, indem Ribosonden, die spezifische ORs oder VRs detektieren, mit der Immundetektion von phosphoryliertem S6-Ribosomenprotein (pS6), einem Proxy für die neuronale Aktivierung, kombiniert werden. Diese Methode ist eine zuverlässige Methode, um die Identität von sensorischen Neuronen, die durch verschiedene Chemosignale aktiviert werden, in einem biologisch relevanten Kontext zu untersuchen.