Investigadores identifican por primera vez el sensor del sabor ácido
Investigadores de la Universidad del Sur de California (USC) acaban de identificar al sensor del sabor ácido, que hasta ahora se desconocía, según publican en la revista 'Current Biology'.
Image by Ryan McGuire from Pixabay
Las frutas y verduras con sabor agrio son ricas en ácidos, incluido el ácido cítrico para los limones, el ácido tartárico para las uvas y los ácidos acéticos en los alimentos fermentados como el vinagre.
Se ha reconocido durante más de un siglo, desde la introducción del medidor de pH, que el bajo pH y la alta concentración de iones H + en estos alimentos generan una percepción de acidez en los humanos. Pero no se sabía cómo se detecta el pH a nivel de la lengua, y específicamente qué molécula constituye el sensor de pH.
Un grupo dirigido por Emily Liman, profesora de Ciencias Biológicas en el Colegio de Letras, Artes y Ciencias Dornsife de la USC, ha descubierto que un sensor de pH en la lengua es el gen otopetrina 1 (Otop1). Otop1 es miembro de una clase de moléculas llamadas canales iónicos, que permiten que los iones cargados crucen las membranas celulares. En el caso de Otop1, el ion cargado que se transporta a través de la membrana es H +, que los ácidos liberan en la boca.
El año pasado, el equipo de Liman publicó una investigación en 'Science' que se acercó al sensor de sabor ácido. En ese estudio, usaron métodos de secuenciación de alto rendimiento que fueron posibles gracias a los avances en genómica para identificar una lista de aproximadamente 40 genes previamente no caracterizados que podrían codificar un sensor agrio.
Al estudiar la función de cada gen, redujeron la lista a Otop1 porque era el único candidato que, cuando se introducía en las células sin sabor, les daba la capacidad de responder a los ácidos.
El sabor ocurre cuando los químicos ingeridos interactúan con células especializadas en la lengua y el paladar. Estas células, denominadas células receptoras del gusto, se encuentran en las papilas gustativas, que se concentran en la parte posterior, los lados y la parte frontal de la lengua y en el paladar.
Las diferentes células receptoras del gusto responden a cada uno de los cinco sabores básicos, y liberan neurotransmisores en los nervios gustativos que envían señales al cerebro. Esto permite que el sistema nervioso determine si el producto químico ingerido tiene cualidades percibidas como amargas, dulces, umami, agrias, saladas o una mezcla de las cinco.
El nuevo estudio siguió los hallazgos previos de que Otop1 le dio a las células la capacidad de detectar pH bajo. El estudiante graduado Yu-Hsiang Tu utilizó la tecnología de edición de genes para generar ratones con un gen Otop1 inactivado para evaluar si la proteína Otop1 era necesaria para responder a los ácidos o ácidos ácidos. Cuando las células receptoras del sabor agrio se exponen a los ácidos, responden produciendo una señal eléctrica, o corriente, debido al movimiento de los iones H + a través de la membrana de la célula.
Por su parte, el estudiante graduado Bochuan Teng demostró que las células receptoras del sabor agrio de los ratones con OTOP1 no funcional no tenían corrientes detectables que representaran el movimiento de H + hacia las células.
Las células receptoras del sabor agrio de los ratones mutantes tampoco disminuyeron su pH intracelular cuando se expusieron a los ácidos, lo que sucedería si los iones H + se movieran a la célula. Finalmente, las células receptoras del sabor agrio de los ratones mutantes no produjeron potenciales de acción, otra señal eléctrica, que son necesarias para activar el nervio gustativo y la señal al cerebro en respuesta a algunas soluciones ácidas.
Mientras que los experimentos anteriores se realizaron con células receptoras de sabor aisladas, los investigadores también estudiaron la importancia de Otop1 en ratones midiendo la actividad de los nervios gustativos en respuesta a las soluciones de sabor agrio introducidas en la boca de los ratones.
Para estos experimentos, se unieron con la investigadora líder de sabores Sue Kinnamon y la estudiante graduada Courtney Wilson en la Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado. Como se esperaba, la actividad de estos nervios se redujo severamente en ratones con Otop1 no funcional, lo que demuestra que la capacidad de los ratones para detectar soluciones ácidas y, por lo tanto, gustos agrios, se vio afectada.
"Nuestros resultados muestran que Otop1 es un receptor de sabor ácido de buena fe --apunta Liman--. Esta es la primera evidencia definitiva de una proteína que es necesaria y suficiente para que las células receptoras del sabor agrio respondan a los ácidos y estimulen los nervios para permitir la percepción del sabor ácido".
Sorprendentemente, los científicos descubrieron que los ratones con un gen Otop1 no funcional aún podían producir una pequeña respuesta a los estímulos de sabor agrio; las células receptoras del sabor agrio todavía producían algunos potenciales de acción y el nervio gustativo producía una pequeña respuesta a estímulos muy ácidos.
Postulan que otro mecanismo de señalización, no relacionado con Otop1, también contribuye al sabor agrio. También probaron el comportamiento en ratones y descubrieron que los ratones con un gen Otop1 no funcional todavía encontraban estímulos ácidos aversivos.
"La respuesta conductual a los estímulos ácidos que se ingieren es compleja. Tienes las células receptoras del gusto que pueden detectar ácidos, pero también tienes el sistema del dolor, que responde al pH bajo --señala Liman--. Encontrar la base molecular del sensor de sabor agrio nos lleva un paso más cerca de comprender cómo los diferentes animales e individuos perciben el mundo".
La identificación de la molécula responsable del sabor abre posibilidades para una amplia aplicación. Esta información puede conducir a una comprensión de las diferencias individuales en las preferencias alimentarias y la percepción del sabor, guiar la ciencia de la nutrición y conducir a enfoques novedosos para el control de plagas.
Los especialistas en sabores y químicos profesionales también pueden aprovechar esta información para manipular los sabores para hacer que la comida o incluso los medicamentos sean más agradables para el paladar, al tiempo que hacen que los productos domésticos que contienen productos químicos tóxicos sean menos agradables.
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