Vědci objevili šestou základní chuť

Kromě dobře známých chutí, jako je sladká, slaná, kyselá, hořká a umami, nedávný výzkum naznačuje, že jazyk může také detekovat chlorid amonný jako primární chuť.

Japonský vědec Kikunai Ikeda poprvé navrhl umami jako primární chuť na počátku 20. století, kromě dobře známých chutí, jako je sladká, kyselá, slaná a hořká. Trvalo téměř osmdesát let, než vědecká komunita oficiálně uznala jeho návrh.

Nyní mají vědci vedení výzkumníky z Dornsife College of Letters, Arts and Sciences USC důkazy o existenci šesté základní chuti.

Ve studii nedávno zveřejněné v časopise Příroda komunikace, University of Southern California Neurovědkyně z Dornsife Emily Lehman a její tým zjistili, že jazyk reaguje na chlorid amonný prostřednictvím stejného proteinového receptoru, který signalizuje kyselou chuť.

„Pokud žijete ve skandinávské zemi, budete tuto chuť znát a pravděpodobně se vám bude líbit,“ říká Lehmann, profesor biologických věd. V některých zemích severní Evropy je slaná lékořice oblíbeným dezertem přinejmenším od počátku 20. století. Ošetření zahrnuje mezi svými složkami sůl solné soli nebo chlorid amonný.

Hloubkový výzkum reakce jazyka

Vědci již desítky let vědí, že jazyk silně reaguje na chlorid amonný. Navzdory rozsáhlému výzkumu však specifické jazykové receptory, se kterými interaguje, zůstaly nepolapitelné.

Lyman a výzkumný tým si mysleli, že by mohli mít odpověď.

V posledních letech oni Protein odhalen Zodpovědný za detekci kyselé chuti. Tento protein, nazývaný OTOP1, se nachází v buněčných membránách a tvoří kanál pro transport vodíkových iontů do buňky.

Vodíkové ionty jsou hlavní složkou kyselin a jak labužníci všude ví, jazyk je cítí kyselý Jako kyselé. To je důvod, proč citronová šťáva (bohatá na kyselinu citrónovou a askorbovou), ocet (kyselina octová) a další kyselá jídla dodávají nádech kyselosti, když se dostanou na jazyk. Vodíkové ionty z těchto kyselých látek jsou přenášeny do buněk chuťových receptorů prostřednictvím kanálu OTOP1.

Protože chlorid amonný může ovlivnit koncentraci kyseliny – tedy vodíkových iontů – v buňce, tým přemýšlel, zda by mohl nějak stimulovat OTOP1.

Reakce zvířat a role OTOP1

Aby na tuto otázku odpověděli, vložili gen Otop1 do lidských buněk pěstovaných v laboratoři tak, aby buňky produkovaly protein receptoru OTOP1. Poté vystavili buňky působení kyseliny nebo chloridu amonného a měřili odezvy.

„Viděli jsme, že chlorid amonný je silným aktivátorem kanálu OTOP1,“ řekl Lehman. „Aktivuje se stejně nebo lépe než kyseliny.“

Chlorid amonný uvolňuje malé množství amoniaku, který se pohybuje do buňky a zvyšuje pH, čímž je alkalickější, což znamená méně vodíkových iontů.

„Tento rozdíl v pH spouští tok protonů kanálem OTOP1,“ vysvětlil Ziyu Liang, Ph.D. student v Lymanově laboratoři a první autor studie.

Aby potvrdili, že jejich výsledky byly více než laboratorní artefakt, obrátili se na techniku, která měří elektrickou vodivost a simuluje, jak nervy vedou signál. Pomocí buněk chuťových pohárků odebraných z normálních myší a z myší, které byly předtím geneticky modifikovány v laboratoři Nevyrábějte OTOP1Měřili, jak dobře chuťové buňky generovaly elektrické odezvy zvané akční potenciály po zavedení chloridu amonného.

Oblíbené skandinávské slané lékořicové bonbony obsahuje alkalickou chloridovou sůl amonnou, která bonbónům dodává jedinečnou chuť. Kredit: Maxine Eichger

Buňky chuťových pohárků z myší divokého typu vykazovaly prudký nárůst akčních potenciálů po přidání chloridu amonného, ​​zatímco buňky chuťových pohárků z myší postrádajících OTOP1 nereagovaly na sůl. To potvrzuje jejich hypotézu, že OTOP1 reaguje na sůl a generuje elektrický signál v buňkách chuťových pohárků.

Totéž platilo, když další člen výzkumného týmu, Courtney Wilson, zaznamenal signály z nervů, které inervují chuťové buňky. Viděla, že nervy reagovaly na přidání chloridu amonného u normálních myší, ale ne u myší bez OTOP1.

Tým poté šel dále a zkoumal, jak myši reagovaly, když dostaly na výběr, zda pít obyčejnou vodu nebo vodu s příměsí chloridu amonného. V těchto experimentech inaktivovali hořké buňky, které také přispívají k chuti chloridu amonného. Myším s funkčním OTOP1 nepřipadala chuť chloridu amonného přitažlivá a roztok nepily, zatímco myším s chybějícím OTOP1 nevadilo jíst alkalickou sůl, a to ani ve velmi vysokých koncentracích.

„To byl opravdu zásadní úspěch,“ řekl Lehman. „Ukazuje to, že kanál OTOP1 je nezbytný pro behaviorální reakci na amonium.“

Vědci ale neskončili. Zajímalo je, zda by další zvířata byla také citlivá na jejich kanály OTOP1 a nepoužívala je k detekci amonia. Zjistili, že kanál OTOP1 v některých Klasifikovat Zdá se, že je citlivější na chlorid amonný než jiné druhy. Lidské kanály OTOP1 byly také citlivé na chlorid amonný.

Evoluční implikace

Jaká je tedy chuťová výhoda chloridu amonného a proč je tak evolučně konzervovaný?

Lehman spekuluje, že schopnost ochutnat chlorid amonný se mohla vyvinout, aby pomohla organismům vyhnout se požití škodlivých biologických látek, které obsahují vysoké koncentrace amonia.

„Amonium se nachází v odpadních produktech – myslím, že hnojivo – a je poměrně toxické, takže dává smysl, že bychom si vyvinuli chuťové mechanismy, abychom ho detekovali,“ vysvětlila. Kuřata OTOP1 jsou citlivější na amonium než zebrafish. Lehmann spekuluje, že tyto rozdíly může odrážet rozdíly v prostředí. Pro různá zvířata. „Ryby se ve vodě nemusí setkat s velkým množstvím amonia, zatímco kurníky jsou plné amonia, kterému je třeba se vyhnout a nepožírat ho.“

Varuje však, že se jedná o velmi raný výzkum a že je zapotřebí další studie, abychom pochopili rozdíly mezi druhy v citlivosti na amonium a to, co dělá kanály OTOP1 u některých druhů citlivými a jiných méně citlivých na amonium.

Za tímto účelem začali. „Identifikovali jsme specifickou část kanálu OTOP1 – specifickou aminokyselinu – která je nezbytná pro reakci na amonium,“ řekl Lehman. „Pokud změníme tento zbytek, kanál nebude zdaleka tak citlivý na amonium, ale bude stále reagovat na kyselinu.“

Navíc, protože tato aminokyselina je konzervovaná u různých druhů, musí existovat selektivní tlak na její zachování, říká. Jinými slovy, schopnost kanálu OTOP1 reagovat na amonium musela být důležitá pro přežití zvířat.

V budoucnu vědci plánují rozšířit tyto studie, aby pochopili, zda je citlivost na amonium zachována mezi ostatními členy protonové rodiny OTOP, která je vyjádřena v jiných částech těla, včetně gastrointestinálního traktu.

A kdo ví? Chlorid amonný se může připojit k dalším pěti základním chutím, čímž se oficiální počet zvýší na šest.

Odkaz: „Protonový kanál OTOP1 je chuťový senzor chloridu amonného“ od Ziyu Liang, Courtney E. Wilson, Bochuan Teng, Sue C. Kinnamon a Emily R. Liman, 5. října 2023, Příroda komunikace.
doi: 10.1038/s41467-023-41637-4

Studie byla financována z Národní institut zdraví.