Как соль может быть сладкой: Множественные механизмы восприятия вкуса
Человек воспринимает пять основных вкусовых ощущений: сладкое, умами, горькое, солёное и кислое. Разные продукты вызывают распознавание этих вкусов через активацию различных рецепторов во вкусовых почках. В случае поваренной соли концентрация также является важным фактором, определяющим вкус.
Предпочтительная концентрация поваренной соли составляет 100 mM, при которой человек ощущает солёный вкус. Однако более высокие концентрации соли, свыше 500 mM, могут восприниматься как горькие и/или кислые, а очень низкие концентрации, ниже 10 mM, воспринимаются человеком как сладкие. Научные исследования предполагают наличие нескольких путей обнаружения соли во вкусовых почках, но их точный механизм до конца не изучен.
В случае обычной соли (NaCl) вкусовое ощущение солёного в основном обусловлено ионом натрия, Na+. Однако считается, что анион (хлорид-ион Cl-) также обнаруживается с помощью уникальных молекулярных механизмов и участвует в формировании вкусового ощущения. Чтобы исследовать этот механизм обнаружения хлорид-иона, учёные из Университета Окаямы (Япония) провели исследование с использованием методов структурной биологии и моделей мышей. Исследование опубликовано в eLife.
Ранее учёные проанализировали структуру вкусового рецептора японской рыбы-медаки, который похож на человеческий рецептор сладкого вкуса и также подходит для структурного анализа. Часть этого рыбьего рецептора могла связываться с хлорид-ионом.
Профессор Ацуко Ямасита объясняет: «Мы ранее анализировали структуру рецептора T1r2a/T1r3LBD от рыбы медаки, что привело нас к неожиданному открытию связывания Cl- с T1r3LBD. В этом исследовании мы проверили, вызывает ли связывание Cl- конформационное изменение рецептора, и нам удалось подтвердить индукцию этого изменения под действием Cl-».
Конформационное изменение (или изменение структуры) в рецепторах T1r оказалось аналогичным тому, которое вызывается другими вкусовыми веществами, что позволяет предположить, что Cl- действительно активирует рецепторы сладкого на T1r2a/T1r3LBD. Поскольку изменение формы часто указывает на активацию рецептора, учёные далее исследовали активацию рецепторов сладкого вкуса (гетеродимеров T1r2/T1r3), которые реагируют на сахара, хлорид-ионом.
Профессор Ямасита поясняет: «Мы хотели глубже изучить это явление на более устоявшихся моделях животных. Поскольку сайт связывания Cl- в T1r3 был консервативен у различных видов, мы решили использовать регистрацию активности вкусовых нервов у мышей, чтобы исследовать физиологическое значение Cl-».
В качестве доказательства они провели электрофизиологические исследования на мышах, в ходе которых продемонстрировали активацию нейронов, участвующих в передаче сигнала о сладком вкусе, когда на язык мышей наносили небольшое количество хлорида. Таким образом, они показали, что низкие концентрации Cl- потенциально могут вызывать «лёгкое» сладкое вкусовое ощущение через рецепторы T1r во вкусовых почках.
«Вкус, вызываемый Cl-, похож на вкус, вызываемый каноническими вкусовыми веществами для T1r, такими как аминокислоты или сахара, хотя его эффективность немного ниже», — говорит профессор Ямасита. Более того, когда мышам предлагали выбор между разбавленным раствором хлорида и простой водой, они распознавали вкус хлоридного раствора и демонстрировали предпочтение к нему.
Концентрация хлорида натрия, вызывающая сладкий ответ, оказалась очень низкой — даже менее 10 mM, и это сладкое ощущение могло подавляться внешним применением ингибиторов сладкого вкуса, содержащих гурмарин. Эти данные подтверждают гипотезу о том, что мыши идентифицируют хлорид как сладкий с помощью действия специфических рецепторов и нейронов. Они также показывают, что разбавленная поваренная соль обеспечивает вкусовой стимул благодаря присутствию ионов Cl-.
Поваренная соль является важным компонентом для поддержания гомеостаза или внутреннего равновесия организма. Это равновесие регулируется оптимальным потреблением и выведением натрия. Данное исследование показывает, что первый процесс использует противоион Cl- для регуляции молекулярных функций задействованных рецепторов. Результаты этого исследования проложат путь к более тонкому пониманию восприятия вкуса у организмов.