Вчені розкривають секрети шостого основного смаку

Японський вчений Кікунае Ікеда вперше запропонував умамі як основний смак (крім солодкого, кислого, солоного та гіркого) на початку 1900-х років. Приблизно через вісім десятиліть наукова спільнота офіційно з ним погодилася. Тепер вчені під керівництвом дослідників із Коледжу літератури, мистецтв та наук Університету Південної Каліфорнії Дорнсайф отримали докази існування шостого основного смаку.

У дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communications, нейробіолог з USC Dornsife Емілі Ліман та її команда виявили, що мова реагує на хлорид амонію через той самий білковий рецептор, який сигналізує про кислий смак.

«Якщо ви живете в скандинавській країні, вам знайомий цей смак і, можливо, він вам сподобається», — говорить Ліман, професор біологічних наук. У деяких країнах Північної Європи солона солодка була популярною цукеркою принаймні з початку 20 століття. До складу ласощів входить сіль салміак, або хлорид амонію.

Вчені протягом десятиліть визнавали, що мова сильно реагує на хлорид амонію. Проте, попри великі дослідження, конкретні рецептори мови, реагують нею, залишилися невловимими.

Лиман та дослідницька група вважають, що у них може бути відповідь. Останніми роками вони виявили білок, відповідальне визначення кислого смаку. Цей білок, званий OTOP1, знаходиться усередині клітинних мембран і утворює канал для іонів водню, що проникають у клітину.

Іони водню є ключовим компонентом кислот, а гурмани знають, що мова сприймає кислоту як кислу. Ось чому лимонад (багатий на лимонну та аскорбінову кислоту), оцет (оцтова кислота) та інші кислі продукти при попаданні на мову надають гострої терпкості. Іони водню з цих кислотних речовин переміщуються до клітин смакових рецепторів через канал OTOP1.

Оскільки хлорид амонію може впливати на концентрацію кислоти, тобто іонів водню, усередині клітини, команда задалася питанням, чи може він якимось чином спричинити OTOP1.

Щоб відповісти на це питання, вони ввели ген Otop1 у вирощені в лабораторії клітини людини, щоб клітини продукували рецептор білок OTOP1. Потім вони піддали клітини впливу кислоти або хлориду амонію та виміряли реакцію.

«Ми побачили, що хлорид амонію є дійсно сильним активатором каналу OTOP1», — сказав Ліман. «Він активує так само або навіть краще, ніж кислоти».

Хлорид амонію виділяє невелику кількість аміаку, який переміщається всередині клітини та підвищує pH, роблячи її більш лужною, а отже, меншою за іони водню.

«Ця різниця pH викликає приплив протонів через канал OTOP1», — пояснив Зію Лян, доктор філософії, студент лабораторії Лимана та перший автор дослідження.

Щоб підтвердити, що їхній результат був не просто лабораторним артефактом, вони звернулися до методу вимірювання електропровідності, що імітує те, як нерви проводять сигнал. Використовуючи клітини смакових бруньок нормальних мишей і мишей, яких раніше генетично сконструювала лабораторія так, щоб вони не виробляли OTOP1, вони виміряли, наскільки добре смакові клітини генерують електричні реакції, звані потенціалами дії, при введенні хлориду амонію.

Клітини смакових бруньок мишей дикого типу показали різке збільшення потенціалів дії після додавання хлориду амонію, тоді як клітини смакових бруньок мишей, позбавлених OTOP1, не реагували на сіль. Це підтвердило їхню гіпотезу, що OTOP1 реагує на сіль, генеруючи електричний сигнал у клітинах смакових рецепторів.

Те саме сталося, коли інший член дослідницької групи, Кортні Вілсон, записала сигнали нервів, що іннервують смакові клітини. Вона бачила, як нерви реагували на додавання хлориду амонію у нормальних мишей, але не мишей, позбавлених OTOP1.

Потім команда пішла ще далі і вивчила, як реагують миші, коли їм надається вибір: пити просту воду або воду з додаванням хлориду амонію. Для цих експериментів вони відключили гіркі клітини, які визначають смак хлориду амонію. Миші з функціональним білком OTOP1 знаходили смак хлориду амонію непривабливим і пили розчин, тоді як миші, позбавлені білка OTOP1, не заперечували проти лужної солі навіть у дуже високих концентраціях.

«Це був справді вирішальний момент», — сказав Ліман. «Це показує, що канал OTOP1 важливий для поведінкової реакції на амоній».

Але вчені не закінчили. Вони запитали, чи інші тварини будуть також чутливі до каналів OTOP1 і чи використовуватимуть їх для виявлення амонію. Вони виявили, що канал OTOP1 у деяких видів чутливіший до хлориду амонію, ніж в інших видів. Канали OTOP1 людини також були чутливі до хлориду амонію.

Отже, в чому перевага дегустації хлориду амонію і чому він такий еволюційно консервативний?

Лиман припускає, що здатність відчувати смак хлориду амонію могла розвинутися, щоб допомогти організмам уникати вживання шкідливих біологічних речовин з високими концентраціями. Джерело