Учените са открили шестия основен вкус

Освен добре познатите вкусове като сладко, солено, кисело, горчиво и умами, скорошни изследвания показват, че езикът може също да открие амониев хлорид като основен вкус.

Японският учен Кикунае Икеда за първи път предлага умами като основен вкус в началото на 1900 г., в допълнение към добре познатите вкусове като сладко, кисело, солено и горчиво. Близо осемдесет години отне на научната общност да признае официално предложението му.

Сега учени, ръководени от изследователи от колежа по писма, изкуства и науки Dornsife на USC, имат доказателства за съществуването на шести основен вкус.

В проучване, публикувано наскоро в сп Nature Communications, Университет на Южна Калифорния Неврологът от Dornsife Емили Леман и нейният екип откриха, че езикът реагира на амониев хлорид чрез същия протеинов рецептор, който сигнализира за кисел вкус.

„Ако живеете в скандинавска страна, ще сте запознати с този вкус и вероятно ще ви хареса“, казва Леман, професор по биологични науки. В някои северноевропейски страни соленото женско биле е популярен десерт поне от началото на 1900 г. Сред компонентите на лечението е салмикова сол или амониев хлорид.

Задълбочено изследване на реакцията на езика

Учените знаят от десетилетия, че езикът реагира силно на амониев хлорид. Въпреки обширните изследвания обаче специфичните рецептори на езика, с които той взаимодейства, остават неуловими.

Лайман и изследователският екип смятаха, че може да имат отговор.

През последните години те Разкрит протеин Отговаря за откриването на киселия вкус. Този протеин, наречен OTOP1, се намира в клетъчните мембрани и образува канал за транспортиране на водородни йони в клетката.

Водородните йони са основният компонент на киселините и както кулинарите навсякъде знаят, езикът ги усеща кисело Като кисело. Ето защо лимоновият сок (богат на лимонена и аскорбинова киселина), оцетът (оцетна киселина) и други киселинни храни придават нотка на киселинност, когато попаднат на езика. Водородните йони от тези киселинни вещества се предават на вкусовите рецепторни клетки чрез канала OTOP1.

Тъй като амониевият хлорид може да повлияе на концентрацията на киселина – тоест водородни йони – в клетката, екипът се чудеше дали може по някакъв начин да стимулира OTOP1.

Реакциите на животните и ролята на OTOP1

За да отговорят на този въпрос, те вмъкнаха гена Otop1 в човешки клетки, отгледани в лабораторията, така че клетките да произвеждат рецепторния протеин OTOP1. След това те излагат клетките на киселина или амониев хлорид и измерват отговорите.

„Видяхме, че амониевият хлорид е мощен активатор на канала OTOP1“, каза Леман. „Активира се толкова добре или по-добре от киселините.“

Амониевият хлорид освобождава малки количества амоняк, който се придвижва в клетката и повишава pH, правейки я по-алкална, което означава по-малко водородни йони.

„Тази разлика в рН задейства потока от протони през канала OTOP1“, обясни Ziyu Liang, Ph.D. студент в лабораторията на Lyman и първи автор на изследването.

За да потвърдят, че техните резултати са повече от лабораторен артефакт, те се обърнаха към техника, която измерва електрическата проводимост, симулирайки как нервите провеждат сигнал. Използване на клетки от вкусови рецептори, взети от нормални мишки и от мишки, които преди това са били генетично модифицирани в лабораторията Не произвеждайте OTOP1Те измерват колко добре вкусовите клетки генерират електрически реакции, наречени потенциали на действие при въвеждане на амониев хлорид.

Популярният скандинавски солен бонбон от женско биле съдържа алкална амониева хлоридна сол, която придава на бонбона уникален вкус. Кредит: Максин Айхгер

Клетките на вкусовите пъпки от мишки от див тип показват рязко увеличение на потенциала за действие след добавяне на амониев хлорид, докато клетките на вкусовите пъпки от мишки без OTOP1 не реагират на сол. Това потвърждава тяхната хипотеза, че OTOP1 реагира на сол и генерира електрически сигнал в клетките на вкусовите рецептори.

Същото беше вярно, когато друг член на изследователския екип, Кортни Уилсън, записа сигнали от нервите, които инервират вкусовите клетки. Тя видя, че нервите реагират на добавянето на амониев хлорид при нормални мишки, но не и при мишки без OTOP1.

След това екипът отиде по-далеч и проучи как мишките реагираха, когато им беше даден избор да пият обикновена вода или вода, примесена с амониев хлорид. В тези експерименти те инактивират горчивите клетки, които също допринасят за вкуса на амониевия хлорид. Мишките с функционален OTOP1 намериха вкуса на амониевия хлорид за непривлекателен и не изпиха разтвора, докато мишките без OTOP1 нямаха нищо против да ядат алкалната сол, дори при много високи концентрации.

„Това наистина беше решаващият момент“, каза Леман. „Това показва, че каналът OTOP1 е от съществено значение за поведенческия отговор на амония.“

Но учените не бяха свършили. Те се чудеха дали други животни също ще бъдат чувствителни към техните OTOP1 канали и ще ги използват за откриване на амоний. Те установиха, че каналът OTOP1 в някои Класифицирайте Изглежда, че е по-чувствителен към амониев хлорид от други видове. Човешките OTOP1 канали също са чувствителни към амониев хлорид.

Еволюционни последици

И така, какво е вкусовото предимство на амониевия хлорид и защо той е толкова еволюционно запазен?

Lehman спекулира, че способността за усещане на вкус на амониев хлорид може да се е развила, за да помогне на организмите да избягват поглъщането на вредни биологични вещества, които съдържат високи концентрации на амоний.

„Амоният се намира в отпадъчните продукти – помислете за тора – и е доста токсичен, така че има смисъл да сме разработили вкусови механизми, за да го открием“, обясни тя. Пилетата OTOP1 са по-чувствителни към амоний от рибките зебра. Lehmann спекулира, че тези разлики може да отразява разликите в околната среда. За различните животни. „Рибите може да не срещнат много амоний във водата, докато кокошарниците са пълни с амоний, който трябва да се избягва и да не се поглъща.“

Но тя предупреждава, че това е много ранно изследване и че е необходимо повече проучване, за да се разберат различията между видовете в чувствителността към амоний и какво прави каналите OTOP1 при някои видове чувствителни и други по-малко чувствителни към амоний.

За тази цел те са започнали. „Идентифицирахме специфична част от канала OTOP1 – специфична аминокиселина – която е от съществено значение за отговора на амония“, каза Леман. „Ако променим този остатък, каналът няма да бъде толкова чувствителен към амоний, но все пак ще реагира на киселина.“

Освен това, тъй като тази аминокиселина се запазва при различни видове, трябва да има селективен натиск, за да се запази, казва тя. С други думи, способността на канала OTOP1 да реагира на амоний трябва да е била важна за оцеляването на животните.

В бъдеще изследователите планират да разширят тези проучвания, за да разберат дали чувствителността към амоний е запазена сред другите членове на протонното семейство OTOP, което се изразява в други части на тялото, включително стомашно-чревния тракт.

И кой знае? Амониевият хлорид може да се присъедини към останалите пет основни вкуса, с което официалният брой става шест.

Справка: „Протонният канал OTOP1 е сензор за вкус на амониев хлорид“ от Ziyu Liang, Courtney E. Wilson, Bochuan Teng, Sue C. Kinnamon и Emily R. Liman, 5 октомври 2023 г., Nature Communications.
doi: 10.1038/s41467-023-41637-4

Проучването е финансирано от Национални институти по здравеопазване.