Ученые открыли рецептор щелочного вкуса

Мир вкусового восприятия пополнился еще одним вкусом. На этот раз исследователи достоверно обнаружили механизм, который отвечает за распознавание щелочного вкуса, а также нашли соответствующий белок, который отвечает за распознавание этой информации мозгом. Правда, есть нюанс – пока только у дрозофил. Подробности работы опубликованы в журнале Nature Metabolism.

Экспрессия белка Alka (зеленый) в рецепторных клетках мушек дрозофил. Credit: Tingwei Mi, et al. /  Nature Metabolism 2023

Уровень pH – один из важнейших индикаторов физиологических жидкостей организма и крайне важен для распознавания того, пригодна ли пища для употребления. Как слишком низкий, кислотный pH, так и слишком высокий, щелочной, может стать ядом для живого существа. Но если каналы для восприятия ионов водорода, отвечающие за ощущение кислого, были найдены давно, то механизмы распознавания щелочного вкуса пока что только исследуются.

Помимо пяти основных вкусов (сладкий, соленый, кислый, горький, умами) и четырех дополнительных, найденных за последние два десятилетия у млекопитающих (железный, кальциевый, жирный, водяной) исследователям из США и Китая удалось обнаружить рецептор десятого вкуса – щелочного. Им стал белок алкалифил (Alka), который формирует канал для ионов хлора во вкусовых рецепторных нейронах (GRNs) мушек дрозофил.

В норме насекомые отдают предпочтение жидкостям с нейтральной средой. Но если рецепторные клетки этот белок не вырабатывали, мушки переставали различать нейтральные и щелочные жидкости. После серии электрофизиологических экспериментов с отдельными вкусовыми нейронами ученые установили, что Alka формирует канал для ионов хлора, которых внутри клетки гораздо меньше, чем снаружи. Этот канал открывается после взаимодействия с гидроксильными ионами (HO^—), выпуская ионы хлора наружу, что сказывается на мембранном потенциале. В итоге мозг получает информацию о том, что пища щелочная.

Оптогенетические эксперименты на мушках с отключением нейронов, содержащих белковые Alka-каналы, с помощью красного света, показали, что насекомые при этом полностью теряют способность к распознаванию щелочной среды на вкус. При этом также сокращалось потребление сладкой жидкости, что для исследователей стало сюрпризом и требует дополнительного изучения.

Теперь основная задача, стоящая перед учеными – проверить, есть ли подобный механизм сначала у млекопитающих, а затем – и у человека. Наши вкусовые системы несколько отличаются друг от друга (хотя бы тем, что за носительство рецепторов вкуса отвечают не нейроны, а другие клетки), поэтому картина восприятия щелочного вкуса может выглядеть иначе.

Текст: Анна Хоружая

Alkaline taste sensation through the alkaliphile chloride channel in Drosophila by Tingwei Mi, et al. in  Nature Metabolism. Published March 2023.