Sour es el sabor del verano, un sabor que evoca puestos de limonada y tomates maduros en vides. Entre los cinco sabores básicos, los otros son amargo, dulce, salado y umami, es posiblemente el más sutil. En pequeñas cantidades, agrega un toque crítico a un plato que de otro modo sería insípido. En concentraciones más altas y por sí solo, es desagradable o incluso doloroso.
¿Pero qué causa la sensación de acidez y por qué nos gusta tanto? Los científicos de la USC pueden haber resuelto el primer misterio: cómo los animales sienten los sabores ácidos.
Las frutas y verduras con sabor agrio son ricas en ácidos, incluido el ácido cítrico para limones, el ácido tartárico para uvas y los ácidos acéticos en alimentos fermentados como el vinagre. Se ha reconocido durante más de un siglo, desde la introducción del medidor de pH- que el pH bajo y la alta concentración de iones H + en estos alimentos generan una percepción de acidez en los humanos, pero no se sabía cómo se detecta el pH a nivel de la lengua, y específicamente qué molécula constituye el sensor de pH.
Un grupo dirigido por Emily Liman, profesora de ciencias biológicas en el USC Dornsife College of Letters, Arts & Sciences, ha informado en Biología actual que un sensor de pH en la lengua es el gen otopetrina 1 Otop1. Otop1 es un miembro de una clase de moléculas llamadas canales iónicos, que permiten que los iones cargados crucen las membranas celulares. En el caso de Otop1, el ión cargadotransportado a través de la membrana es H +, que es liberado en la boca por los ácidos.
El año pasado, el equipo de Liman publicó una investigación en ciencia que se acercó al sensor de sabor agrio. En ese estudio, utilizaron métodos de secuenciación de alto rendimiento posibles gracias a los avances en genómica para identificar una lista de aproximadamente 40 genes previamente no caracterizados que podrían codificar un sensor agrio. Al estudiar la funciónde cada gen, redujeron la lista a Otop1 porque era el único candidato que, cuando se introducía en las células sin sabor, les daba la capacidad de responder a los ácidos.
Si bien los científicos de la USC habían identificado OTOP1, la proteína codificada por el gen Otop1, como formando un canal de protones, no mostraron que fuera necesaria para las respuestas de sabor agrio en un animal intacto.
El sabor ocurre cuando los productos químicos ingeridos interactúan con células especializadas en la lengua y el paladar. Estas células se denominan células receptoras del gusto y se encuentran en las papilas gustativas, que se concentran en la parte posterior, los lados y el frente de la lengua y en el techo de la lengua.boca. Las diferentes células receptoras del gusto responden a cada uno de los cinco sabores básicos, y liberan neurotransmisores en los nervios gustativos que envían señales al cerebro. Esto permite que el sistema nervioso determine si el químico ingerido tiene cualidades percibidas como amargas, dulces, umami,agrio, salado o una mezcla de los cinco.
El nuevo estudio siguió los hallazgos anteriores de que OTOP1 le daba a las células la capacidad de detectar pH bajo. El estudiante graduado Yu-Hsiang Tu usó tecnología de edición de genes para generar ratones con un gen Otop1 inactivado para probar si la proteína OTOP1 era necesaria para respondera sustancias químicas agrias, o ácidos. Cuando las células receptoras de sabor agrio se exponen a los ácidos, responden produciendo una señal eléctrica, o corriente, debido al movimiento de los iones H + a través de la membrana celular.
El estudiante graduado Bochuan Teng demostró que las células receptoras del sabor agrio de los ratones con OTOP1 no funcional no tenían corrientes detectables que representaran el movimiento de H + hacia las células. Las células receptoras del sabor agrio de los ratones mutantes tampoco disminuyeron su pH intracelular cuando se expusierona los ácidos, lo que sucedería si los iones H + se movieran a la célula. Finalmente, las células receptoras del sabor agrio de los ratones mutantes no produjeron potenciales de acción, otra señal eléctrica, que son necesarias para activar el nervio gustativo y la señal al cerebroen respuesta a algunas soluciones ácidas.
Mientras que los experimentos anteriores se realizaron con células receptoras del gusto aisladas, los investigadores también estudiaron la importancia de OTOP1 en ratones midiendo la actividad de los nervios gustativos en respuesta a las soluciones de sabor agrio introducidas en la boca de los ratones. Para estos experimentos, se unieron con la investigadora líder de sabores Sue Kinnamon y la estudiante graduada Courtney Wilson de la Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado. Como era de esperar, la actividad de estos nervios se redujo severamente en ratones con OTOP1 no funcional, lo que demuestra que la capacidad de los ratones para detectar ácidosLas soluciones, y por lo tanto los gustos agrios, se vieron afectadas.
"Nuestros resultados muestran que OTOP1 es un receptor de sabor ácido de buena fe", dijo Liman. "Esta es la primera evidencia definitiva de una proteína que es necesaria y suficiente para que las células receptoras de sabor ácido respondan a los ácidos y estimulen los nerviospermitir la percepción del sabor agrio "
Sorprendentemente, los científicos descubrieron que los ratones con un gen Otop1 no funcional aún podían producir una pequeña respuesta a los estímulos de sabor agrio; las células receptoras de sabor agrio todavía producían algunos potenciales de acción y el nervio gustativo producía una pequeña respuesta a estímulos muy ácidos.postulan que otro mecanismo de señalización, no relacionado con OTOP1, también contribuye al sabor agrio. También probaron el comportamiento en ratones y descubrieron que los ratones con un gen Otop1 no funcional todavía encontraban estímulos ácidos aversivos.
"La respuesta conductual a los estímulos ácidos que se ingieren es compleja. Tienes las células receptoras del gusto que pueden detectar ácidos, pero también tienes el sistema del dolor, que responde al pH bajo", dijo Liman. "Encontrar la base molecular parael sensor de sabor agrio nos lleva un paso más cerca de comprender cómo los diferentes animales e individuos perciben el mundo "
La identificación de la molécula responsable del sabor abre posibilidades para una amplia aplicación. Esta información puede conducir a una comprensión de las diferencias individuales en las preferencias alimentarias y la percepción del sabor, guiar la ciencia de la nutrición y conducir a enfoques novedosos para el control de plagas. Los expertos en sabores y químicos profesionales puedenaproveche esta información para manipular los sabores para hacer que la comida o incluso los medicamentos sean más agradables para el paladar y al mismo tiempo hacer que los productos para el hogar que contienen productos químicos tóxicos sean menos agradables.
Liman es el autor principal del estudio, junto con los coautores Bochuan Teng y Yu-Hsiang Tu del USC Dornsife College; Courtney E. Wilson y Sue C. Kinnamon de la Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado; y Narendra R. Joshi deEscuela Médica de Harvard.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones NIH # R01 DC013741, # R01 DC012555, # F31 DC015700 y # DP1 AT009497 y el Instituto Médico Howard Hughes.
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Materiales proporcionado por Universidad del Sur de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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