Sauer ist der Geschmack des Sommers, der Geschmack erinnert an Limonade steht und Reben Reifen Tomaten. Unter den fünf grundlegenden Geschmack — die anderen sind bitter, süß, salzig und umami-es ist wohl die komplexeste. In kleinen Mengen bringt es einen kritischen tang, um eine sonst fad Gericht. Bei höheren Konzentrationen und auf Ihre eigene, es ist unangenehm oder sogar schmerzhaft.
Aber was verursacht das Gefühl von Herbheit, und warum mögen wir es so sehr? USC-Wissenschaftler haben möglicherweise lösen das erste Rätsel: wie Sauer sind spürte von Tieren.
Obst und Gemüse, der Geschmack Sauer sind hoch in Säuren, darunter Zitronensäure für Zitronen -, Weinsäure, Trauben-und Essigsäure in fermentierten Lebensmitteln wie Essig. Es wurde anerkannt, seit mehr als einem Jahrhundert-seit der Einführung des pH-meter -, dass der niedrige pH-Wert und eine hohe Konzentration von H-Ionen, die in diesen Nahrungsmitteln erzeugen eine Wahrnehmung von Säure im Menschen. Aber wie der pH-Wert wird erfasst auf der Ebene der Zunge, und besonders, was-Molekül stellt den pH-sensor, wurde nicht bekannt.
Eine Gruppe unter der Leitung von Emily Liman, professor der biologischen Wissenschaften an der USC Dornsife College of Letters, Arts & Wissenschaften, berichtete in Current Biology , dass ein sensor für den pH-Wert auf der Zunge ist der otopetrin-1-Gens (Otop1). Otop1 ist ein Mitglied einer Klasse von Molekülen, den sogenannten Ionen-Kanäle, die es erlauben, hochgeladene Ionen zu überqueren Zellmembranen. Im Fall von Otop1, die geladenen Ionen durchgeführt über die Membran H , die freigegeben werden, in den Mund, indem Säuren.
Im letzten Jahr, Liman team veröffentlichte Forschung in der Wissenschaft , die geschlossen auf den sauren Geschmack-sensor. In dieser Studie, die Sie verwendet Verfahren der Hochdurchsatz-Sequenzierung möglich gemacht durch Fortschritte in der Genomik zur Identifizierung einer Liste von rund 40 previously uncharacterized Gene codieren könnte eine Sauer-sensor. Durch das Studium der Funktion der einzelnen gene, Sie schnitzte der Liste nach unten zu Otop1, denn es war die einzige Kandidatin, die, wenn eingeführt, die in nicht-Geschmack Zellen, gab Ihnen die Fähigkeit zur Reaktion auf Säuren.
Während das USC-Wissenschaftler identifiziert hatte OTOP1 — das protein kodiert durch das Otop1 gen — bilden ein proton channel, Sie nicht zeigen, dass es erforderlich war, für Sauer-Geschmack Antworten in einem intakten Tier.
Geschmack entsteht bei der Einnahme von Chemikalien interagieren mit spezialisierten Zellen auf der Zunge und am Gaumen. Diese Zellen sind aufgerufen Geschmack rezeptor Zellen und finden sich in den Geschmacksknospen, die konzentriert sind auf der Rückseite, den Seiten und vorne von der Zunge und auf dem Dach der Mund. Anderen Geschmack rezeptor Zellen reagieren auf jede der fünf grundlegenden Geschmack, und Sie setzen Neurotransmitter auf die geschmacklichen Nerven senden Signale an das Gehirn. Dies ermöglicht dem Nervensystem um zu bestimmen, ob die aufgenommenen chemischen Eigenschaften wahrgenommen, wie bitter, süß, umami, Sauer, salzig oder eine Mischung der fünf.
Die neue Studie folgte auf frühere Befunde, dass die OTOP1 gab Zellen, die die Fähigkeit zum erkennen von niedrigen pH-Wert. Der Doktorand Yu-Hsiang Tu verwendet gen-editing-Technologie zur Erzeugung von Mäusen mit einem inaktivierten Otop1 gen zu testen, ob die OTOP1 proteins ist notwendig für die Reaktion auf saure Chemikalien — oder Säuren. Wenn säuerlichen Geschmack rezeptor Zellen ausgesetzt sind Säuren, Sie reagieren durch die Herstellung einer elektrischen signal-oder aktuellen-weil die Bewegung von H-Ionen über die Zellmembran.
Graduate student Bochuan Teng zeigte, dass der saure Geschmack rezeptor Zellen aus den Mäusen, die mit nicht intakten OTOP1 nicht nachweisbare Ströme die Darstellung der Bewegungen von H in die Zellen. Der saure Geschmack rezeptor Zellen aus dem mutierten Mäuse auch nicht verringern, Ihren intrazellulären pH-Wert bei Kontakt mit Säuren, was passieren würde, wenn die H-Ionen, zog in die Zelle. Schließlich die saure Geschmack rezeptor Zellen, die von den mutierten Mäusen nicht produzieren aktionspotentiale — andere elektrische signal -, die notwendig sind, aktivieren Sie die geschmacklichen Nerv und das signal an das Gehirn, die in Reaktion auf einige sauren Lösungen.
In der Erwägung, dass die bisherigen Experimente wurden mit isolierten Geschmack rezeptor Zellen, die Forscher untersuchten auch die Bedeutung der OTOP1 in Mäusen durch Messung der Aktivität des Geschmacks Nerven in Reaktion auf die Sauer schmeckende Lösungen eingeführt, die in den Mund von den Mäusen. Für diese Experimente, die Sie zusammen mit führenden Geschmack Forscherin Sue Kinnamon und student Courtney Wilson an der University of Colorado Medical School. Wie erwartet, die Aktivität dieser Nerven war stark reduziert in Mäusen, die mit nicht intakten OTOP1, die zeigen, dass die Fähigkeit der Mäuse zu spüren, sauren Lösungen-und damit Sauer-war beeinträchtigt.
“Unsere Ergebnisse zeigen, dass OTOP1 ist ein bona-fide-sauren Geschmack-rezeptor,” sagte Liman. “Das ist der erste definitive Beweis für ein protein, das sowohl notwendig als auch ausreichend für die saure Geschmack rezeptor Zellen reagieren auf Säuren und stimulieren die Nerven zu aktivieren, saurer Geschmack Wahrnehmung.”
Überraschenderweise fanden die Wissenschaftler, dass Mäuse mit einem nicht funktionellen Otop1 gen noch so produzieren könnte eine kleine Antwort zu Sauer schmecken Reize; der saure Geschmack rezeptor Zellen, produziert noch ein paar aktionspotentiale und die geschmacklichen Nerv produziert eine kleine Reaktion auf die sehr saure Reize. Sie postulieren, dass eine andere signaling-Mechanismus, die unabhängig von OTOP1, trägt auch zu sauren Geschmack. Außerdem testeten Sie das Verhalten in den Mäusen und fand, dass die Mäuse mit einem nicht funktionellen Otop1 gen noch Sauer aversive Reize.
“Die Verhaltens-Reaktion auf saure Reize, die aufgenommen werden, ist Komplex. Sie haben den Geschmack rezeptor Zellen, die erkennen können, Säuren, aber Sie haben auch die Schmerzen-system, das reagiert auf niedrige pH-Werte,” sagte Liman. “Suche nach der molekularen Grundlage für den sauren Geschmack sensor bringt uns einen Schritt näher zum Verständnis, wie verschiedene Tiere und Individuen die Welt wahrnehmen.”
Die Identifizierung des Moleküls für Geschmack verantwortlich sind, eröffnet Möglichkeiten für eine Breite Anwendung. Diese Informationen können dazu führen, ein Verständnis von individuellen unterschieden in Essen-Vorlieben und Geschmack Wahrnehmung, Handbuch der Ernährungswissenschaft und führen zu neuartigen Ansätze zur Schädlingsbekämpfung. Professionelle flavorists und Chemiker nutzen diese Informationen zu manipulieren Geschmacksrichtungen, um Lebensmittel oder auch Medikamente, die mehr angenehm für den Gaumen, sondern auch Haushalts-Produkte mit giftigen Chemikalien weniger erfreulich.
Liman ist der lead-Autor der Studie, zusammen mit co-Autoren Bochuan Teng und Yu-Hsiang Tu des USC Dornsife College; Courtney E. Wilson und Sue C. Kinnamon der University of Colorado Medical School; und Narendra R. Joshi von der Harvard Medical School.
Diese Arbeit wurde unterstützt von NIH-grants (#R01 DC013741, #R01 DC012555, #F31 DC015700 und #DP1 AT009497) und dem Howard Hughes Medical Institute.
