Sinirbilim

Yeni Bir Lezzet Sınırı: Amonyum Altıncı Temel Tadımız mı?

Özet: Bazı şekerlemelerde bulunan bir bileşen olan amonyum klorüre dilin tepkisi altıncı temel tadı işaret ediyor olabilir. Çalışma, ekşi tadı bildiren bir protein reseptörü olan OTOP1’in de amonyum klorüre belirgin şekilde yanıt verdiğini ortaya çıkardı.

İnsan hücrelerini ve çeşitli hayvan türlerini kullanan araştırmalar, türler arasında OTOP1 kanalı yoluyla amonyumu tespit etme konusunda korunmuş bir yeteneğin altını çizdi. Araştırma aşamasının başlarında olmasına rağmen bu vahiy, tat anlayışımız ve bunun evrimsel önemi hakkında yeni bir bakış açısı sunuyor.

Ana unsurlar:

  1. OTOP1 ve Amonyum Klorür: Ekşi tadı hidrojen iyon kanalları aracılığıyla tespit etmesiyle bilinen OTOP1 proteininin, amonyum klorüre maruz bırakıldığında güçlü bir aktivatör olduğu gösterildi.
  2. Farelerde Davranışsal Tepki: Seçme şansı verildiğinde, işlevsel bir OTOP1 proteinine sahip fareler, amonyum klorürle bağlanmış sudan kaçınırken, OTOP1’i olmayan fareler bunu yapmadı; bu, amonyuma karşı davranışsal bir tepkinin altını çizdi.
  3. Evrimsel Avantaj: Zararlı biyolojik maddelerde bulunan amonyumun tespit edilmesi, toksik veya hoş olmayan maddelerin yutulmasını önlemek için bir tat mekanizması olarak evrimleşmiş olabilir ve potansiyel evrimsel ve hayatta kalma ilişkisini ortaya çıkarabilir.

Kaynak: USC

Japon bilim adamı Kikunae Ikeda, umamiyi tatlı, ekşi, tuzlu ve acıya ek olarak temel bir tat olarak ilk kez 1900’lerin başında önerdi. Yaklaşık seksen yıl sonra bilim camiası resmi olarak onunla aynı fikirdeydi.

Artık USC Dornsife Edebiyat, Sanat ve Bilim Koleji’ndeki araştırmacıların liderliğindeki bilim adamları, altıncı temel zevkin kanıtına sahipler.

10 Ekim’de yayınlanan araştırmada Doğa İletişimiUSC Dornsife sinir bilimci Emily Liman ve ekibi, dilin amonyum klorüre, ekşi tadı işaret eden aynı protein reseptörü yoluyla tepki verdiğini buldu.

Biyoloji bilimleri profesörü Liman, “Bir İskandinav ülkesinde yaşıyorsanız bu tada aşina olacaksınız ve hoşunuza gidecektir” diyor. Bazı kuzey Avrupa ülkelerinde, tuzlu meyankökü en azından 20. yüzyılın başlarından beri popüler bir şekerdir. Bu ikramın içeriğinde salmiak tuzu veya amonyum klorür yer alıyor.

Bilim adamları on yıllardır dilin amonyum klorüre güçlü tepki verdiğini biliyorlardı. Bununla birlikte, kapsamlı araştırmalara rağmen, ona tepki veren spesifik dil reseptörlerinin bulunması zordu.

Liman ve araştırma ekibi bir cevap bulabileceklerini düşündüler.

Son yıllarda ekşi tadı tespit etmekten sorumlu proteini ortaya çıkardılar. OTOP1 adı verilen bu protein, hücre zarlarının içinde yer alır ve hidrojen iyonlarının hücreye girmesi için bir kanal oluşturur.

Hidrojen iyonları asitlerin temel bileşenidir ve dünyanın her yerindeki yemek tutkunlarının bildiği gibi dil, asidi ekşi olarak algılar. Bu nedenle limonata (sitrik ve askorbik asitler açısından zengin), sirke (asetik asit) ve diğer asitli yiyecekler dile çarptığında ekşi bir tat verir. Bu asidik maddelerden gelen hidrojen iyonları, OTOP1 kanalı yoluyla tat reseptör hücrelerine geçer.

Amonyum klorür bir hücre içindeki asit konsantrasyonunu (yani hidrojen iyonlarını) etkileyebildiğinden ekip, bunun bir şekilde OTOP1’i tetikleyip tetikleyemeyeceğini merak etti.

Bu soruyu yanıtlamak için Otop1 genini laboratuvarda yetiştirilen insan hücrelerine yerleştirdiler, böylece hücreler OTOP1 reseptör proteinini ürettiler. Daha sonra hücreleri asit veya amonyum klorüre maruz bıraktılar ve tepkileri ölçtüler.

Liman, “Amonyum klorürün OTOP1 kanalının gerçekten güçlü bir aktivatörü olduğunu gördük” dedi. “Asitlerle aynı düzeyde veya asitlerden daha iyi şekilde etkinleşiyor.”

Amonyum klorür, hücrenin içinde hareket eden ve pH’ı yükselten, hücreyi daha alkalin hale getiren, yani daha az hidrojen iyonu anlamına gelen az miktarda amonyak açığa çıkarır.

Liman’ın laboratuvarında doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı olan Ziyu Liang, “Bu pH farkı, OTOP1 kanalı üzerinden proton akışını tetikliyor” diye açıkladı.

Sonuçlarının laboratuvar eserinden daha fazlası olduğunu doğrulamak için, elektrik iletkenliğini ölçen ve sinirlerin bir sinyali nasıl ilettiğini simüle eden bir tekniğe yöneldiler.

Normal farelerden ve laboratuarda daha önce genetik olarak OTOP1 üretmeyecek şekilde tasarlanmış farelerden alınan tat tomurcuğu hücrelerini kullanarak, amonyum klorür eklendiğinde tat hücrelerinin aksiyon potansiyeli adı verilen elektriksel tepkileri ne kadar iyi ürettiğini ölçtüler.

Yabani tip farelerden alınan tat tomurcuğu hücreleri, amonyum klorür eklendikten sonra aksiyon potansiyellerinde keskin bir artış gösterirken, OTOP1’den yoksun farelerden alınan tat tomurcuğu hücreleri tuza yanıt vermekte başarısız oldu. Bu, OTOP1’in tuza yanıt vererek tat tomurcuğu hücrelerinde bir elektrik sinyali ürettiği yönündeki hipotezlerini doğruladı.

Araştırma ekibinin diğer bir üyesi olan Courtney Wilson, tat hücrelerini sinirlendiren sinirlerden gelen sinyalleri kaydettiğinde de aynı durum geçerliydi. Normal farelerde sinirlerin amonyum klorür ilavesine tepki verdiğini ancak OTOP1’den yoksun farelerde tepki vermediğini gördü.

Daha sonra ekip bir adım daha ileri giderek farelerin sade su veya amonyum klorür katkılı su içme seçeneği verildiğinde nasıl tepki verdiklerini inceledi. Bu deneylerde amonyum klorürün tadına da katkıda bulunan acı hücreleri devre dışı bıraktılar.

İşlevsel bir OTOP1 proteinine sahip fareler, amonyum klorürün tadını çekici bulmadı ve çözeltiyi içmedi; OTOP1 proteini olmayan fareler ise çok yüksek konsantrasyonlarda bile alkali tuzu umursamadı.

Liman, “Bu gerçekten de son noktaydı” dedi. “Bu, OTOP1 kanalının amonyuma davranışsal tepki için gerekli olduğunu gösteriyor.”

Ancak bilim adamlarının işi bitmedi. Diğer hayvanların da amonyumu tespit etmek için OTOP1 kanallarını kullanıp kullanmayacağını merak ettiler. Bazı türlerdeki OTOP1 kanalının amonyum klorüre karşı diğer türlere göre daha duyarlı göründüğünü bulmuşlardır. İnsan OTOP1 kanalları da amonyum klorüre karşı duyarlıydı.

Peki amonyum klorürün tadına bakmanın avantajı nedir ve neden evrimsel olarak bu kadar korunmuştur?

Liman, amonyum klorürü tatma yeteneğinin, organizmaların yüksek konsantrasyonda amonyum içeren zararlı biyolojik maddeleri yemekten kaçınmasına yardımcı olmak için evrimleşmiş olabileceğini öne sürüyor.

“Amonyum atık ürünlerde bulunur – gübreyi düşünün – ve bir miktar zehirlidir” diye açıkladı, “bu yüzden onu tespit etmek için tat mekanizmaları geliştirmiş olmamız mantıklı. Tavuk OTOP1, amonyuma karşı zebra balığına göre çok daha duyarlıdır.” Liman, bu farklılıkların farklı hayvanların ekolojik ortamlarındaki farklılıkları yansıtabileceğini düşünüyor.

“Balıklar suda çok fazla amonyumla karşılaşmayabilir; tavuk kümesleri ise kaçınılması ve yenmemesi gereken amonyumla doludur.”

Ancak bunun çok erken bir araştırma olduğunu ve türlerin amonyuma duyarlılığındaki farklılıkları ve bazı türlerdeki OTOP1 kanallarını amonyuma karşı duyarlı ve bazılarını daha az duyarlı kılan şeyin ne olduğunu anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğu konusunda uyarıyor.

Bu amaçla bir başlangıç ​​yaptılar. Liman, “OTOP1 kanalının amonyuma yanıt vermesi için gerekli olan belirli bir bölümünü (belirli bir amino asit) belirledik” dedi. “Eğer bu kalıntıyı mutasyona uğratırsak, kanal amonyuma karşı o kadar duyarlı olmaz ama yine de aside tepki verir.”

Dahası, bu tek amino asit farklı türlerde korunduğu için, onu korumak için seçici bir baskı olması gerektiğini söylüyor. Başka bir deyişle, OTOP1 kanalının amonyuma tepki verme yeteneği, hayvanların hayatta kalması açısından önemli olmalı.

Gelecekte araştırmacılar, sindirim sistemi de dahil olmak üzere vücudun diğer kısımlarında ifade edilen OTOP proton ailesinin diğer üyeleri arasında amonyuma duyarlılığın korunup korunmadığını anlamak için bu çalışmaları genişletmeyi planlıyor.

Ve kim bilir? Belki amonyum klorür diğer beş temel tatlara katılarak resmi sayıyı altıya çıkarabilir.

Çalışma hakkında

Liman, Liang ve Wilson’a ek olarak, çalışmanın yazarları arasında Colorado Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden Sue Kinnamon ve USC Dornsife’da eski bir doktora öğrencisi olan ve şu anda Cal Tech’te çalışan Bochuan Teng de yer alıyor.

Finansman: Çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin R01GM131234 ve R01DC013741 hibeleri tarafından desteklenmiştir.

Bu sinir bilimi ve tat araştırması haberleri hakkında

Soyut

Proton Kanalı OTOP1, Amonyum Klorürün Tadını Belirleyen Bir Sensördür

Amonyum (NH4+Yüksek seviyelerde toksik olabilen amino asitlerin parçalanma ürünü olan bu madde, organizmaların tat sistemleri tarafından tespit edilir. C. elegans insanlara yöneliktir ve onlarca yıldır omurgalıların tat araştırmalarında kullanılmaktadır.

Burada ekşi (Tip III) tat reseptörü hücrelerinde (TRC’ler) ifade edilen proton seçici bir iyon kanalı olan OTOP1’in amonyum klorür (NH) için sensör olarak işlev gördüğünü rapor ediyoruz.4Cl).

Hücre dışı NH4Cl, fare OTOP1’i (mOTOP1), insan OTOP1’i ve OTOP1’in diğer tür varyantlarını eksprese eden HEK-293 hücrelerinde hücre sitozolünü alkalileştirme yeteneği ile ilişkili olan büyük doza bağlı içe doğru akımları uyardı. mOTOP1 tm 6-tm 7 bağlayıcıda korunmuş bir hücre içi arginin kalıntısının (R292) mutasyonu, NH’ye verilen yanıtları spesifik olarak azalttı4Asit uyaranlarına göre Cl.

NH’ye tat yanıtları4İzole edilmiş Tip III TRC’lerden ölçülen Cl veya tat alma sinirleri, güçlü bir şekilde zayıflatılmış veya ortadan kaldırılmıştır. Oto1−/− fare zorlanması. Farelerin NH’ye karşı davranışsal isteksizliği4Cl, azaltılmış Skn-1a−/− Tip II TRC’lerden yoksun fareler, çift nakavtla tamamen ortadan kaldırıldı. Oto1.

Bu veriler birlikte, proton kanalı OTOP1’in NH tadının önemli bir bileşenine aracılık etmede beklenmedik bir rol oynadığını ortaya koyuyor.4Cl ve daha önce tanımlanmamış bir kanal aktivasyon mekanizması.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/ammonium-sixth-taste-25922/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu