Be gerai žinomų skonių, tokių kaip saldus, sūrus, rūgštus, kartaus ir umami, naujausi tyrimai rodo, kad liežuvis taip pat gali aptikti amonio chloridą kaip pagrindinį skonį.

Japonų mokslininkas Kikunai Ikeda pirmą kartą pasiūlė umamį kaip pagrindinį skonį XX a. pradžioje, be gerai žinomų skonių, tokių kaip saldus, rūgštus, sūrus ir kartaus. Prireikė beveik aštuoniasdešimties metų, kol mokslo bendruomenė oficialiai pripažino jo pasiūlymą.

Dabar mokslininkai, vadovaujami USC Dornsife literatūros, menų ir mokslų koledžo tyrėjų, turi įrodymų, kad egzistuoja šeštasis pagrindinis skonis.

Neseniai žurnale paskelbtame tyrime Gamtos komunikacijos, Pietų Kalifornijos universitetas Dornsife neuromokslininkė Emily Lehman ir jos komanda nustatė, kad liežuvis reaguoja į amonio chloridą per tą patį baltymų receptorių, kuris signalizuoja apie rūgštų skonį.

„Jei gyvenate Skandinavijos šalyje, šis skonis jums bus pažįstamas ir tikriausiai patiks“, – sako Lehmannas, biologijos mokslų profesorius. Kai kuriose Šiaurės Europos šalyse sūdytas saldymedis buvo populiarus desertas bent jau nuo XX amžiaus dešimtmečio pradžios. Gydymas apima salmo druskos arba amonio chlorido komponentus.

Nuodugnus liežuvio reakcijos tyrimas

Mokslininkai dešimtmečius žinojo, kad liežuvis stipriai reaguoja į amonio chloridą. Tačiau, nepaisant išsamių tyrimų, specifiniai liežuvio receptoriai, su kuriais jis sąveikauja, liko sunkiai suprantami.

Lymanas ir tyrimų grupė manė, kad gali turėti atsakymą.

Pastaraisiais metais jie Atskleistas baltymas Atsakingas už rūgštaus skonio aptikimą. Šis baltymas, vadinamas OTOP1, yra ląstelių membranose ir sudaro kanalą vandenilio jonams transportuoti į ląstelę.

Vandenilio jonai yra pagrindinė rūgščių sudedamoji dalis, ir, kaip žino gurmanai visur, liežuvis juos jaučia rūgštus Kaip rūgštus. Štai kodėl citrinų sultys (turinčios daug citrinų ir askorbo rūgščių), actas (acto rūgštis) ir kiti rūgštūs maisto produktai, patekę į liežuvį, suteikia rūgštumo. Šių rūgščių medžiagų vandenilio jonai OTOP1 kanalu perduodami į skonio receptorių ląsteles.

Kadangi amonio chloridas gali paveikti rūgšties, ty vandenilio jonų, koncentraciją ląstelėje, komanda susimąstė, ar jis galėtų kažkaip stimuliuoti OTOP1.

Gyvūnų reakcijos ir OTOP1 vaidmuo

Norėdami atsakyti į šį klausimą, jie įterpė Otop1 geną į žmogaus ląsteles, auginamas laboratorijoje, kad ląstelės gamintų OTOP1 receptoriaus baltymą. Tada jie paveikė ląsteles rūgštimi arba amonio chloridu ir išmatavo atsaką.

„Mes matėme, kad amonio chloridas yra stiprus OTOP1 kanalo aktyvatorius”, – sakė Lehmannas. „Jis aktyvuoja taip pat arba geriau nei rūgštys.”

Amonio chloridas išskiria nedidelį kiekį amoniako, kuris patenka į ląstelę ir padidina pH, todėl ji tampa šarmingesnė, o tai reiškia, kad sumažėja vandenilio jonų.

„Šis pH skirtumas sukelia protonų srautą per OTOP1 kanalą“, – aiškino mokslų daktaras Ziyu Liangas. Lymano laboratorijos studentas ir pirmasis tyrimo autorius.

Norėdami patvirtinti, kad jų rezultatai buvo daugiau nei laboratorinis artefaktas, jie kreipėsi į metodą, kuris matuoja elektrinį laidumą, imituojant, kaip nervai perduoda signalą. Naudojant skonio pumpurų ląsteles, paimtas iš normalių pelių ir pelių, kurios anksčiau buvo genetiškai modifikuotos laboratorijoje Negaminti OTOP1Jie išmatavo, kaip gerai skonio ląstelės generuoja elektrinius atsakus, vadinamus veikimo potencialais, įvedus amonio chlorido.

Populiariuose skandinaviškuose sūriuose saldymedžio saldainiuose yra šarminės amonio chlorido druskos, kuri saldainiams suteikia unikalų skonį. Kreditas: Maxine Eichger

Laukinių pelių skonio pumpurų ląstelės staigiai padidino veikimo potencialą po amonio chlorido pridėjimo, o pelių, kurioms trūko OTOP1, skonio pumpurų ląstelės nereagavo į druską. Tai patvirtina jų hipotezę, kad OTOP1 reaguoja į druską ir generuoja elektrinį signalą skonio pumpurų ląstelėse.

Tas pats buvo ir tada, kai kita tyrėjų komandos narė Courtney Wilson užfiksavo signalus iš nervų, kurie inervuoja skonio ląsteles. Ji pamatė, kad nervai reaguoja į amonio chlorido pridėjimą normalioms pelėms, bet ne pelėms, kurioms trūksta OTOP1.

Tada komanda nuėjo toliau ir ištyrė, kaip pelės reagavo, kai joms buvo suteikta galimybė gerti paprastą arba amonio chlorido pripildytą vandenį. Šiuose eksperimentuose jie inaktyvavo karčias ląsteles, kurios taip pat prisideda prie amonio chlorido skonio. Pelėms, turinčioms funkcinį OTOP1, amonio chlorido skonis buvo nepatrauklus ir negėrė tirpalo, o pelėms, kurioms trūko OTOP1, neprieštaraudavo valgyti šarminę druską, net ir esant labai didelei koncentracijai.

„Tai tikrai buvo kliūtis“, – sakė Lehmanas. „Tai rodo, kad OTOP1 kanalas yra būtinas elgesio reakcijai į amonį.”

Tačiau mokslininkai nebuvo baigti. Jie domėjosi, ar kiti gyvūnai taip pat būtų jautrūs savo OTOP1 kanalams ir naudotų juos amonio aptikimui. Jie nustatė, kad OTOP1 kanalas kai kuriuose Klasifikuoti Atrodo, kad jis jautresnis amonio chloridui nei kitos rūšys. Žmogaus OTOP1 kanalai taip pat buvo jautrūs amonio chloridui.

Evoliucinės pasekmės

Taigi, koks yra amonio chlorido skonio pranašumas ir kodėl jis taip evoliuciškai išsaugotas?

Lehmanas spėja, kad gebėjimas pajusti amonio chlorido skonį galėjo išsivystyti siekiant padėti organizmams išvengti kenksmingų biologinių medžiagų, kuriose yra didelė amonio koncentracija.

„Amonio yra atliekų produktuose – pagalvokite apie trąšas – ir jis yra gana toksiškas, todėl prasminga, kad būtume sukūrę skonio mechanizmus, kad galėtume jį aptikti”, – paaiškino ji. OTOP1 viščiukai yra jautresni amoniui nei zebražuvės. Lehmannas spėja, kad šie skirtumai gali atspindėti aplinkos nustatymų skirtumus. Skirtingiems gyvūnams. „Žuvys gali neturėti daug amonio vandenyje, o vištidėse gausu amonio, kurio reikėtų vengti ir jo nenuryti“.

Tačiau ji įspėja, kad tai yra labai ankstyvas tyrimas ir kad reikia atlikti daugiau tyrimų, kad būtų galima suprasti rūšių jautrumo amoniui skirtumus ir tai, kodėl kai kurių rūšių OTOP1 kanalai yra jautrūs, o kiti – mažiau jautrūs amoniui.

Šiuo tikslu jie pradėjo. „Mes nustatėme konkrečią OTOP1 kanalo dalį – specifinę aminorūgštį, kuri yra būtina reakcijai į amonį“, – sakė Lehmanas. „Jei pakeisime šią likutį, kanalas nebus beveik toks jautrus amoniui, bet jis vis tiek reaguos į rūgštį.

Be to, kadangi ši aminorūgštis yra išsaugota įvairiose rūšyse, reikia pasirinktinai ją išsaugoti, sako ji. Kitaip tariant, OTOP1 kanalo gebėjimas reaguoti į amonį turėjo būti svarbus gyvūnų išgyvenimui.

Ateityje mokslininkai planuoja išplėsti šiuos tyrimus, kad suprastų, ar jautrumas amoniui yra išsaugotas tarp kitų OTOP protonų šeimos narių, kurie yra išreikšti kitose kūno dalyse, įskaitant virškinimo traktą.

Ir kas žino? Amonio chloridas gali prisijungti prie kitų penkių pagrindinių skonių, todėl oficialus skaičius padidės iki šešių.

Nuoroda: „OTOP1 protonų kanalas yra amonio chlorido skonio jutiklis“, autoriai Ziyu Liang, Courtney E. Wilson, Bochuan Teng, Sue C. Kinnamon ir Emily R. Liman, 2023 m. spalio 5 d. Gamtos komunikacijos.
doi: 10.1038/s41467-023-41637-4

Tyrimą finansavo Nacionaliniai sveikatos institutai.