Рецепторы кислого вкуса у дрозофил раскрывают механизм «перетягивания каната»

В отличие от сладкого, кислый вкус не обладает универсальной привлекательностью. Слегка кислые продукты, такие как йогурт или лимонный сок, нравятся многим, но сильно кислая пища (например, прокисшее молоко) вызывает отвращение и может быть опасной. Как и люди, многие животные, включая насекомых, предпочитают слабокислую пищу сильно кислой.

Эволюционная необходимость тонкой настройки детекции кислотности двусторонняя: слабокислая пища может улучшать пищеварение и стимулировать слюноотделение; соотношение кислого и сладкого может сигнализировать об оптимальной зрелости фруктов; а высокая кислотность, как и горечь, служит предупреждением. Однако оставалось неясным, как одна и та же система восприятия кислоты позволяет животным различать её концентрации для противоположного пищевого поведения.

Исследовательская группа под руководством Яли Чжана из Monell Chemical Senses Center ответила на этот вопрос, используя в качестве модели плодовую мушку (Drosophila). Работа опубликована в Nature Communications.

Учёные обнаружили, что мухи используют два различных типа вкусовых рецепторных нейронов (GRNs), аналогичных вкусовым клеткам млекопитающих, для различения слабой и сильной кислотности. Одна группа GRNs максимально активируется низкой кислотностью, а другая — высокой. При контакте с кислой пищей мозг мухи оценивает активность обеих популяций нейронов и решает, принять или отвергнуть пищу, в зависимости от того, какая группа «побеждает».

«Мы были поражены, обнаружив, что поведение мухи в ответ на кислоту диктуется "перетягиванием каната" между клетками, чувствительными к низкой и высокой кислотности», — заявил Чжан. Эта бинарная система объясняет, почему многие животные, включая человека, привлекаются слабой, но отвергают высокую концентрацию кислот.

Кроме того, группа идентифицировала у мух белок Otopetrin-like (OtopLa), имеющий аналог у человека, в качестве долго разыскиваемого рецептора кислого вкуса. OtopLa формирует протон-селективный ионный канал, необходимый specifically для привлекательной реакции на слабую кислоту. Мутантные мухи, лишённые OtopLa, избегали как низких, так и высоких концентраций кислоты.

«Насколько мне известно, OtopLa — это первый идентифицированный вкусовой рецептор, эволюционно консервативный между насекомыми и млекопитающими», — отметил Чжан. Это открытие опровергает устоявшееся мнение, что насекомые и млекопитающие используют разные классы вкусовых рецепторов.

Исследование на мухах может значительно продвинуть понимание кодирования кислого вкуса у других животных, включая человека.