Forscher identifizieren erstmals Säure-Geschmacksensor
Forscher der University of Southern California (USC) haben gerade den bisher unbekannten Säure-Geschmacksensor identifiziert, so die Zeitschrift "Current Biology".
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Obst und Gemüse mit saurem Geschmack ist reich an Säuren, darunter Zitronensäure für Zitronen, Weinsäure für Trauben und Essigsäure in fermentierten Lebensmitteln wie Essig.
Seit mehr als einem Jahrhundert, seit der Einführung des pH-Meters, ist es bekannt, dass der niedrige pH-Wert und die hohe Konzentration an H+-Ionen in diesen Lebensmitteln eine Wahrnehmung des Säuregehalts beim Menschen erzeugen. Aber es war nicht bekannt, wie der pH-Wert auf der Ebene der Zunge erfasst wird und welches Molekül den pH-Sensor bildet.
Eine Gruppe unter der Leitung von Emily Liman, Professorin für Biowissenschaften am USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, hat entdeckt, dass ein pH-Sensor in der Zunge das Otopetrin 1 (Otop1) Gen ist. Otop1 ist ein Mitglied einer Klasse von Molekülen, die Ionenkanäle genannt werden, die es ermöglichen, dass geladene Ionen Zellmembranen durchqueren. Im Falle von Otop1 ist das durch die Membran transportierte geladene Ion H+, das die Säuren im Mund freisetzen.
Letztes Jahr veröffentlichte Limans Team in der Zeitschrift "Science" Forschungsergebnisse, die sich dem Säure-Geschmacksensor näherten. In dieser Studie verwendeten sie leistungsstarke Sequenzierungsmethoden, die durch Fortschritte in der Genomik ermöglicht wurden, um eine Liste von etwa 40 bisher nicht charakterisierten Genen zu identifizieren, die einen sauren Sensor kodieren könnten.
Indem sie die Funktion jedes Gens untersuchten, reduzierten sie die Liste auf Otop1, weil es der einzige Kandidat war, der ihnen bei der Einführung in die geschmacklosen Zellen die Fähigkeit gab, auf Säuren zu reagieren.
Geschmack entsteht, wenn aufgenommene Chemikalien mit spezialisierten Zellen auf Zunge und Gaumen interagieren. Diese Zellen, die sogenannten Geschmacksrezeptorzellen, befinden sich in den Geschmacksnerven, die sich auf den Rücken, die Seiten, die Vorderseite der Zunge und den Gaumen konzentrieren.
Die verschiedenen Geschmacksrezeptorzellen reagieren auf jeden der fünf Grundgeschmäcker und setzen Neurotransmitter in die Geschmacksnerven frei, die Signale an das Gehirn senden. Auf diese Weise kann das Nervensystem bestimmen, ob die aufgenommene Chemikalie Eigenschaften wie bitter, süß, umami, sauer, salzig oder eine Mischung der fünf wahrgenommen hat.
Die neue Studie folgte früheren Erkenntnissen, dass Otop1 den Zellen die Möglichkeit gab, einen niedrigen pH-Wert zu erkennen. Der Doktorand Yu-Hsiang Tu nutzte die Genbearbeitungstechnologie, um Mäuse mit einem inaktivierten Otop1-Gen zu erzeugen, um festzustellen, ob das Otop1-Protein benötigt wurde, um auf Säuren oder Säuren zu reagieren. Wenn saure Geschmacksrezeptorzellen Säuren ausgesetzt sind, reagieren sie mit einem elektrischen Signal oder Strom, der durch die Bewegung von H+-Ionen über die Zellmembran entsteht.
Der Doktorand Bochuan Teng seinerseits zeigte, dass die sauren Geschmacksrezeptorzellen von Mäusen mit nicht-funktionalem OTOP1 keine nachweisbaren Ströme hatten, die die Bewegung von H+ zu den Zellen darstellen.
Auch die sauren Geschmacksrezeptorzellen der mutierten Mäuse senkten ihren intrazellulären pH-Wert nicht, wenn sie Säuren ausgesetzt waren, was passieren würde, wenn sich die H+-Ionen in die Zelle bewegen würden. Schließlich produzierten die sauren Geschmacksrezeptorzellen der mutierten Mäuse keine Aktionspotenziale, ein weiteres elektrisches Signal, das notwendig ist, um den Geschmacksnerv und das Signal an das Gehirn als Reaktion auf einige saure Lösungen zu aktivieren.
Während frühere Experimente mit isolierten Geschmacksrezeptorzellen durchgeführt wurden, untersuchten die Forscher auch die Bedeutung von Otop1 bei Mäusen, indem sie die Aktivität der Geschmacksnerven als Reaktion auf saure Geschmackslösungen, die in den Mund der Mäuse eingebracht wurden, messten.
Für diese Experimente schlossen sie sich mit der führenden Aromaforscherin Sue Kinnamon und der Doktorandin Courtney Wilson an der University of Colorado School of Medicine zusammen. Wie erwartet, war die Aktivität dieser Nerven bei Mäusen mit nicht-funktionellem Otop1 stark reduziert, was zeigt, dass die Fähigkeit der Mäuse, saure Lösungen und damit sauren Geschmack zu erkennen, beeinträchtigt war.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass Otop1 ein gutgläubiger Geschmacksrezeptor ist", bemerkt Liman. Dies ist der erste endgültige Beweis für ein Protein, das notwendig und ausreichend ist, damit saure Geschmacksrezeptorzellen auf Säuren reagieren und die Nerven stimulieren, um die Wahrnehmung von saurem Geschmack zu ermöglichen.
Überraschenderweise entdeckten die Wissenschaftler, dass Mäuse mit einem nicht-funktionalen Otop1-Gen noch eine kleine Reaktion auf saure Geschmacksreize hervorrufen konnten; saure Geschmacksrezeptorzellen erzeugten noch einige Aktionspotenziale und der Geschmacksinn eine kleine Reaktion auf stark saure Reize.
Sie postulieren, dass ein anderer Signalisierungsmechanismus, der nicht mit Otop1 verwandt ist, ebenfalls zum sauren Geschmack beiträgt. Sie testeten auch das Verhalten bei Mäusen und fanden heraus, dass Mäuse mit einem nicht-funktionalen Otop1-Gen immer noch averssive Säurereize fanden.
"Die Verhaltensreaktion auf aufgenommene Säurereize ist komplex. Sie haben Geschmacksrezeptorzellen, die Säuren erkennen können, aber Sie haben auch das Schmerzsystem, das auf einen niedrigen pH-Wert reagiert", sagt Liman. Die molekulare Basis des sauren Geschmackssensors zu finden, bringt uns dem Verständnis, wie verschiedene Tiere und Individuen die Welt wahrnehmen, einen Schritt näher.
Die Identifizierung des für den Geschmack verantwortlichen Moleküls eröffnet Möglichkeiten für eine breite Anwendung. Diese Informationen können zu einem Verständnis der individuellen Unterschiede in den Ernährungspräferenzen und der Geschmackswahrnehmung führen, die Ernährungswissenschaft leiten und zu neuen Ansätzen der Schädlingsbekämpfung führen.
Aromaspezialisten und professionelle Chemiker können diese Informationen auch nutzen, um Aromen zu manipulieren, um Lebensmittel oder sogar Medikamente schmackhafter zu machen, während Haushaltsprodukte, die giftige Chemikalien enthalten, weniger schmackhaft gemacht werden.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Spanisch finden Sie hier.
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