Що спільного між кислим смаком і почуттям рівноваги - медицина Біермана
Як виявили американські вчені, такий же протонний канал існує в сенсорних клітинах для кислого смаку та клітинах органу рівноваги у внутрішньому вусі.
Протони контролюють значення рН розчину, яке є кислим або основним залежно від концентрації. Протони не можуть проникати крізь клітинні мембрани, але повинні переноситися через цей бар’єр іонними каналами. Навіть якщо раніше були відомі гени, що кодують іонний канал, ще не було ясно, чи необхідний один або кілька генів для побудови протонного каналу. Зараз дослідження сприйняття кислого смаку показали, що сімейство отопетринових генів кодує іонні канали, які транспортують протони через клітинну мембрану.
Спочатку це сімейство генів було визначено важливим для рівноваги: мишей з мутацією гена Otopetrin1 (Otop1) називали "нахиленими", оскільки вони не можуть встати. Однак функція білка, кодованого отопетрином1, та його роль у значенні того самого обличчя були невідомі. Однак команда під керівництвом Емілі Ліман, професора біології USC Dornsife, досліджуючи сприйняття смаку «кислим», показала, що Otop1 кодує іонний канал. Цей факт також дав підказки щодо функції Otop1 у внутрішньому вусі та почуття рівноваги.
Сприйняття «кислого» смаку ґрунтується на сприйнятті кислих речовин; вони мають високу концентрацію протонів. Тому гіпотеза Лімана полягала в тому, що сенсорні клітини для "кислоти" мають іонні канали для транспортування протонів у своїй клітинній мембрані. Однак відповідний ген і структура протонного каналу були невідомі.
За допомогою молекулярно-генетичних методів команда Лімана змогла ідентифікувати гени, які експресуються для «кислого» у смакових клітинах, але не в інших смакових клітинах. Член команди перевіряв виявлені таким чином гени, вводячи їх у клітини без протонних каналів, поки не зміг ідентифікувати той, з якого утворився протонний канал.
Після того, як Ю-Сянг уже безуспішно протестував три десятки кандидатів, Ліман збирався здатися. "Коли Ю-Сянг показав мені дані про отопетрин в лабораторії, я не міг повірити, що ми нарешті знайшли їх - через стільки років без успіху", - описує момент Ліман.
На додаток до Otop1, у хребетних є ще два споріднені гени (Otop2 і Otop3). Отопетрини структурно відрізняються від усіх інших іонних каналів, і всі отопетрини утворюють протонні канали, що свідчить про те, що ці протонні канали еволюційно збережені. Кожен з отопетринів має певний розподіл у багатьох тканинах, включаючи мову, вухо, око, нерви, репродуктивні органи та травний тракт.
У вестибулярній системі отопетрин необхідний для формування та функціонування отоконії. Гіпотеза дослідників: отопетрини підтримують значення рН, необхідне для отоконії, що складається з кальцію. Дефект у мишей tlt з мутацією гена отопетрину1 може бути наслідком неправильної регуляції значення рН. У сприйнятті смаку отопетрини можуть бути відповідальними за сприйняття кислот як частини «кислого» смаку. Поки що нічого не відомо про функцію протонових каналів в інших тканинах.