Вкус играет ключевую роль в выборе пищи. Однако многие элементы системы ощущения вкуса, такие как восприятие щелочных продуктов, остаются до сих пор неизвестны. В новой работе, опубликованной в журнале Nature Metabolism, американские ученые описали ранее неизвестный хлоридный канал, который они назвали алкалифилом (Alka), который опознает пищу с высоким уровнем pH.
Водородный показатель, или уровень pH, — это индикатор кислотно-щелочных свойств вещества. Уровень pH — один из основных показателей, влияющих на живые организмы, так как многие биологические процессы, такие как пищеварение и ферментативные реакции, напрямую зависят от значения pH среды. В повседневной жизни pH продуктов влияет на то, как мы воспринимаем их вкус. Кислые продукты характеризуются кислотным (от 0 до 7) pH, так как зачастую богаты органическими кислотами (яблочная, лимонная и другие). Вкусовые особенности продуктов с (от 7 до 14) щелочным рН (например, шпинат и сельдерей) в настоящий момент активно исследуются.
Способность вкусовых рецепторов распознавать щелочную среду защищает нас от токсичных и ядовитых веществ, которые часто имеют высокий pH. У человека употребление пищи со слишком высоким pH может вызывать проблемы со здоровьем, такие как мышечные спазмы, тошноту и нарушение чувствительности. А плодовые мушки, поедая продукты с высоким pH, рискуют сократить свою жизнь.
В новой работе научная группа обнаружила белок Alka, экспрессируемый нейронами вкусовых рецепторов (GRNs). В нормальных условиях насекомые предпочитают пищу с нейтральным pH, так как чрезмерно высокий pH токсичен. Однако мушки, у которых белок Alka не экспрессируется, теряют способность различать щелочную и нейтральную пищу.
Чтобы лучше понять принципы работы Alka-рецепторов, ученые провели серию электрофизиологических исследований. К нейронам, экспрессирующим обычный и мутантный вариант белка Alka, биологи добавляли раствор щелочи (NaOH) в разных концентрациях. Исследователи записывали амплитуду и частоту электрических сигналов, производимых клетками. Они обнаружили, что белок Alka образует хлоридный канал (отвечающий за перенос ионов хлора (Cl-)), который активируется после стимуляции гидроксильными ионами (HO-). Принцип работы напоминает обонятельные рецепторы — концентрация ионов хлора внутри клеток вкусовых рецепторов дрозофил значительно ниже, чем снаружи. Ученые предположили, что при контакте с щелочным pH (высоким содержанием ионов НO-) Alka-рецептор меняет конформацию и выпускает ионы хлора из клетки нейрона, изменяя этим мембранный потенциал. В результате мозг получает информацию, что еда крайне щелочная и есть ее не стоит.
В дополнение научная группа с помощью оптогенетических методов выяснила, как мушки опознают щелочной вкус. При помощи красного лазера ученые включали и выключали субпопуляцию нейронов, экспрессирующих Alka. Эксперименты показали, что отключение нейронов с щелочными рецепторами приводило к полной потере чувствительности к щелочным продуктам. Интересно, что деактивация щелочных рецепторов также сокращала потребление мушками сладкой пищи.
Таким образом, исследовательская группа установила, что Alka — это новый вкусовой рецептор, предназначенный для восприятия щелочного рН пищи. В дальнейшем ученые хотят выяснить, существуют ли аналогичные детекторы щелочного pH у млекопитающих.
«Наша работа разрешила спор о том, есть ли вкусовая чувствительность к щелочным веществам. Определенно есть», — подытожил Яли Чжан из Университета Джонса Хопкинса.
Автор: Мария Макарова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
