Открыт вкусовой рецептор аммония

Аммоний, образующийся в ходе распада аминокислот, может быть токсичен в больших количествах, и потому системы детекции аммония есть у всех организмов от C. elegans до человека. Вкус у аммония очень сильный и неприятный, однако хлорид аммония входит в состав соленой лакрицы. Десятилетия хлорид аммония использовали в качестве контроля при изучении вкуса. Авторы нового исследования, опубликованного в Nature Communications, выяснили, что у человека, мыши и других видов в роли рецептора хлорида аммония выступает протонный канал OTOP1, который экспрессируют клетки-рецепторы кислого вкуса.

Чувствительные клетки, образующие вкусовые сосочки на языке, принято делить на группы в зависимости от вкуса, который они распознают. Клетки-рецепторы типа II распознают горький, сладкий вкус и умами через ионный канал TRPM5, а типа III — кислый вкус через протонный переносчик OTOP1. Ранее уже было известно, что клетки, которые активируются в ответ на соляную кислоту, активируются и в ответ на хлорид аммония. Чтобы установить, действительно ли клетки-рецепторы кислого вкуса отвечают за восприятие аммония, ученые создали мышей с нокаутом генов, необходимых для восприятия горького, сладкого и умами. Оказалось, что отсутствие этих вкусовых ощущений не мешало мышам распознавать хлорид аммония.

Далее исследователи проверили, какую роль в распознавании аммония играет переносчик протонов OTOP1, присутствующий в мембране клеток-рецепторов кислого вкуса. Известно, что при воздействии на клетки хлоридом аммония при нейтральном pH повышается внутриклеточный pH и создается сила, затягивающая протоны внутрь клетки, и потому ученые предположили, что именно OTOP1 является вкусовым рецептором аммония. Мыши с двойным нокаутом Otop1 не реагировали на аммоний, и клетки кислого вкуса не отзывались на воздействие аммония, несмотря на сохранность возбудимости. Аналогичные результаты были получены и для барабанной струны (ветви лицевого нерва): у нокаутных мышей она не реагировала на хлорид аммония, в отличие от мышей дикого типа.

Известно, что Zn²⁺ — ингибитор OTOP1. Если OTOP1 является рецептором хлорида аммония, то цинк должен препятствовать действию аммония на OTOP1. Действительно, оказалось, что цинк блокирует эффекты аммония на изолированных клетках.

Дальнейшие исследователи показали, что NH₄Cl является физиологически релевантным активатором OTOP1, действуя на консервативный остаток аргинина в составе белка. OTOP1 людей, кур и рыбок данио реагировали на NH₄Cl, однако сила ответа различалась. Так, OTOP1 кур намного более чувствителен к аммонию, чем OTOP1 рыбок данио. Авторы предполагают, что рыбы просто не встречаются с аммонием в своей среде так часто, как куры. У людей чувствительность была средней.

Кроме того, было показано, что у мышей взаимодействие OTOP1 и аммония обладает поведенческими эффектами: мыши дикого типа избегали жидкости со вкусом аммония, а мутанты с двойным нокаутом Otop1 не избегали аммония до определенной концентрации, при этом они продолжали избегать лимонной кислоты. Интересно, что полную нечувствительность к высоким концентрациям аммония демонстрировали только мыши с нокаутом Skn-1a и Otop1. OTOP1 экспрессируется по всему телу, так что возможно, он служит рецептором или даже транспортером NH₄Cl и в других контекстах.

Вкусовые рецепторы дрозофилы препятствуют гибели мутантных клеток