title: Analysis of potential human pheromones
Creators: name: Fischer, Isabella Maria
Publisher: name: :none
Year: 2020

description: Die Frage, ob Menschen mittels Pheromonen kommunizieren und wie diese aussehen könnten, beschäftigt die Forschung schon seit vielen Jahren. Bisherige Studien zu diesem Thema suchten entweder nach dem Pheromonrezeptor und dem Vomeronasalen Organ, dem Ort an dem die Pheromonrezeptoren in vielen anderen Säugetieren zu finden sind, oder versuchten die Aktivität spezieller Pheromonkandidaten durch Verhaltensstudien herauszufinden. In dieser Arbeit soll Mithilfe der Strategie der „umgekehrten chemischen Ökologie“, die sich in den letzten Jahren besonders durch ihre Erfolge bei der Suche nach den Pheromonen von großen Pandas hervorgetan hat, versucht werden mehr über die Struktur möglicher menschlicher Pheromone herauszufinden. Genauer gesagt, sollte erforscht werden, wie verschiedene Liganden in die Bindetasche des „geruchsbindenden Proteins“ passen, das diese Pheromone im gemeinsamen Vorfahren von Menschen und Affen von der Drüse, in der diese Synthetisiert werden in die Umwelt und von der Umwelt zu den Pheromonrezeptoren transportierte (hier h-SAL genannt, es wurden in der Literatur zwei unterschiedliche Sequenzen gefunden). Seit der Zeit, in der diese Vorfahren lebten, vor 400.000 bis 350.000 Jahren, wird dieses Protein nicht mehr transkribiert, da die Gensequenz durch eine Mutation an der Spleißstelle des zweiten Introns nicht mehr korrekt übersetzt werden konnte. Da sich die unterschiedliche Proteinsequenzen fanden, wurden beide Proteine bearbeitet. Der Unterschied dabei beträgt vier zusätzliche Aminosäuren rund um die Spleißstelle, bei der die Mutation aufgetreten ist. Für dieses Projekt wurde die kürzere Gensequenz als synthetisches Gen bestellt und das Protein in E. coli exprimiert. Es wurde die Aufreinigung an die Eigenschaften dieses Proteins angepasst und Bindungsexperimente, auf der Basis von Fluoreszenzquenching, mit verschiedenen Liganden wurden durchgeführt. Danach wurden, mittels PCR, die vier fehlenden Aminosäuren in die Gensequenz eingefügt und die Experimente wiederholt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass keiner der getesteten Liganden mit dem Protein eine Bindung eingeht, deren Dissoziationskonstanten in einem Bereich liegt, wie für andere Pheromon-bindende Proteinkomplexe üblich. Ein Grund hierfür könnte sein, dass entweder nicht die passenden Liganden getestet wurden oder sich die Gensequenz in den Jahren, die dieses Protein nicht mehr funktionstüchtig war, durch zufällige Mutation zu stark verändert hat und somit die ursprünglichen Pheromone nicht mehr binden kann.
description: The question of whether humans communicate with pheromones and what they might look like has been in the focus of research for many years. Previous studies on this topic investigated the expression of pheromone receptors and the presence of a vomeronasal organ, the site where pheromone receptors are found in many other mammals or sought to discover the activity of specific pheromone candidates through behavioural studies. The purpose of this thesis is to gain information about the structure of possible human pheromones, in case evolution had taken a different course, using the "reverse chemical ecology" approach, that has emerged in recent years and was particularly successful in the search for the pheromones of giant pandas. More specifically, this thesis investigated how different ligands fit into the binding pocket of the "odorant-binding protein" (here called h-SAL, two different sequences were found in literature), that transported pheromones from the glands, where they are synthesised into the environment and from the environment to the odorant-binding receptors in the common ancestor of humans and monkeys. Since the time of these ancestors, 400,000 to 350,000 years ago, this protein is no longer transcribed due to the gene sequence no longer being translated correctly because of a mutation at the splice donor site of the second intron. Since these different sequences were found, both proteins were studied. The difference between them is four additional amino acids around the splicing site where the mutation occurred. For this project, the shorter gene sequence was ordered as a synthetic gene and the protein was expressed in E. coli. The purification was adapted to the specific properties of this protein and binding experiments based on fluorescence quenching with different ligands were performed. Thereafter, the 4 missing amino acids were inserted into the gene sequence by means of PCR and the experiments were repeated. In the end it could be shown, that none of the tested ligands binds the protein with dissociation constants in the same range as other typical pheromone-odorant binding protein complexes. One reason for this could be that either suitable ligands were not tested, or the gene sequence has changed too much over the period, in which this protein was no longer functional, and the original pheromones can no longer bind.