Lưỡi phản ứng với amoni clorua, một thành phần phổ biến trong một số loại kẹo Scandinavia. Thụ thể protein OTOP1, trước đây được liên kết với vị chua, được kích hoạt bởi amoni clorua. Khả năng nếm amoni clorua có thể đã tiến hóa để giúp sinh vật tránh được các chất có hại.
Nhà khoa học Nhật Bản Kikunae Ikeda lần đầu tiên đề xuất vị umami như một vị cơ bản - ngoài vị ngọt, chua, mặn và đắng - vào đầu những năm 1900. Khoảng tám thập kỷ sau, cộng đồng khoa học chính thức đồng tình với ông.
Giờ đây, các nhà khoa học dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu tại Trường Văn chương, Nghệ thuật và Khoa học USC Dornsife đã có bằng chứng về hương vị cơ bản thứ sáu.
Trong nghiên cứu được công bố ngày 10 tháng 10 trên tạp chí Nature Communications , nhà thần kinh học Emily Liman của USC Dornsife và nhóm của cô đã phát hiện ra rằng lưỡi phản ứng với amoni clorua thông qua cùng một thụ thể protein báo hiệu vị chua.
Liman, giáo sư khoa học sinh học cho biết: “Nếu bạn sống ở một quốc gia Scandinavi, bạn sẽ quen và có thể thích hương vị này. Ở một số nước Bắc Âu, cam thảo muối đã trở thành một loại kẹo phổ biến ít nhất là từ đầu thế kỷ 20. Món ăn này được tính trong số các thành phần của nó là muối salmiak hoặc amoni clorua.
Các nhà khoa học trong nhiều thập kỷ đã công nhận rằng lưỡi phản ứng mạnh mẽ với amoni clorua. Tuy nhiên, bất chấp nghiên cứu sâu rộng, các thụ thể lưỡi cụ thể phản ứng với nó vẫn khó nắm bắt.
Liman và nhóm nghiên cứu nghĩ rằng họ có thể có câu trả lời.
Trong những năm gần đây, họ đã phát hiện ra loại protein chịu trách nhiệm phát hiện vị chua. Protein đó, được gọi là OTOP1, nằm trong màng tế bào và tạo thành kênh cho các ion hydro di chuyển vào tế bào.
quảng cáo
Các ion hydro là thành phần chính của axit, và như những người sành ăn ở khắp mọi nơi đều biết, lưỡi cảm nhận được axit có vị chua. Đó là lý do tại sao nước chanh (giàu axit citric và ascorbic), giấm (axit axetic) và các thực phẩm có tính axit khác tạo ra vị chua khi chạm vào lưỡi. Các ion hydro từ các chất có tính axit này di chuyển vào tế bào thụ thể vị giác thông qua kênh OTOP1.
Vì amoni clorua có thể ảnh hưởng đến nồng độ axit - tức là các ion hydro - trong tế bào nên nhóm nghiên cứu tự hỏi liệu bằng cách nào đó nó có thể kích hoạt OTOP1 hay không.
Để trả lời câu hỏi này, họ đã đưa gen Otop1 vào tế bào người được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để các tế bào này tạo ra protein thụ thể OTOP1. Sau đó, họ cho tế bào tiếp xúc với axit hoặc amoni clorua và đo phản ứng.
Liman cho biết: “Chúng tôi thấy rằng amoni clorua là chất kích hoạt thực sự mạnh mẽ kênh OTOP1”. "Nó kích hoạt tốt hoặc tốt hơn axit."
(adv)
Amoni clorua thải ra một lượng nhỏ amoniac, di chuyển vào bên trong tế bào và làm tăng độ pH, khiến nó có tính kiềm hơn, nghĩa là có ít ion hydro hơn.
Ziyu Liang, nghiên cứu sinh tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Liman và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, giải thích: “Sự chênh lệch độ pH này thúc đẩy dòng proton đi qua kênh OTOP1”.
quảng cáo
Để xác nhận rằng kết quả của họ không chỉ là tạo tác trong phòng thí nghiệm, họ đã chuyển sang kỹ thuật đo độ dẫn điện, mô phỏng cách các dây thần kinh truyền tín hiệu. Sử dụng tế bào nụ vị giác từ chuột bình thường và từ chuột mà phòng thí nghiệm trước đây đã biến đổi gen để không tạo ra OTOP1, họ đã đo lường mức độ tế bào vị giác tạo ra phản ứng điện gọi là điện thế hoạt động khi đưa amoni clorua vào.
Các tế bào nụ vị giác từ chuột hoang dã cho thấy tiềm năng hoạt động tăng mạnh sau khi amoni clorua được thêm vào trong khi tế bào nụ vị giác từ những con chuột thiếu OTOP1 không phản ứng với muối. Điều này khẳng định giả thuyết của họ rằng OTOP1 phản ứng với muối, tạo ra tín hiệu điện trong tế bào chồi vị giác.
Điều tương tự cũng đúng khi một thành viên khác của nhóm nghiên cứu, Courtney Wilson, ghi lại các tín hiệu từ các dây thần kinh chi phối tế bào vị giác. Cô thấy các dây thần kinh phản ứng với việc bổ sung amoni clorua ở chuột bình thường nhưng không phản ứng ở chuột thiếu OTOP1.
Sau đó, nhóm nghiên cứu tiến thêm một bước nữa và kiểm tra xem chuột phản ứng thế nào khi được lựa chọn uống nước thường hoặc nước có pha amoni clorua. Đối với những thí nghiệm này, họ đã vô hiệu hóa các tế bào đắng cũng góp phần tạo ra mùi vị của amoni clorua. Những con chuột có protein OTOP1 chức năng nhận thấy mùi vị của amoni clorua không hấp dẫn và không uống dung dịch này, trong khi những con chuột thiếu protein OTOP1 không bận tâm đến muối kiềm, ngay cả ở nồng độ rất cao.
Liman nói: “Đây thực sự là điều mấu chốt. "Nó cho thấy kênh OTOP1 rất cần thiết cho phản ứng hành vi với amoni."
Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa xong. Họ tự hỏi liệu các loài động vật khác có nhạy cảm và sử dụng kênh OTOP1 của chúng để phát hiện amoni hay không. Họ phát hiện ra rằng kênh OTOP1 ở một số loài dường như nhạy cảm hơn với amoni clorua so với các loài khác. Và các kênh OTOP1 của con người cũng nhạy cảm với amoni clorua.
Vì vậy, lợi ích của việc nếm amoni clorua là gì và tại sao nó lại được bảo toàn về mặt tiến hóa như vậy?
Liman suy đoán rằng khả năng nếm amoni clorua có thể đã tiến hóa để giúp các sinh vật tránh ăn các chất sinh học có hại có nồng độ amoni cao.
Cô giải thích: "Amoni được tìm thấy trong các chất thải - hãy nghĩ đến phân bón - và hơi độc hại, vì vậy thật hợp lý khi chúng tôi phát triển cơ chế vị giác để phát hiện ra nó. Gà OTOP1 nhạy cảm hơn với amoni so với cá ngựa vằn." Liman suy đoán rằng những biến thể này có thể phản ánh sự khác biệt trong các ổ sinh thái của các loài động vật khác nhau. "Cá có thể đơn giản là không gặp nhiều amoni trong nước, trong khi chuồng gà chứa đầy amoni mà cần phải tránh và không được ăn."
Nhưng cô cảnh báo rằng đây là nghiên cứu còn rất sớm và cần nghiên cứu sâu hơn để hiểu sự khác biệt giữa các loài về độ nhạy cảm với amoni và điều gì khiến kênh OTOP1 của một số loài nhạy cảm và một số loài ít nhạy cảm hơn với amoni.
Hướng tới mục tiêu này, họ đã bắt đầu. Liman cho biết: “Chúng tôi đã xác định được một phần cụ thể của kênh OTOP1 – một loại axit amin cụ thể – cần thiết để nó phản ứng với amoni”. “Nếu chúng ta biến đổi dư lượng này, kênh này gần như không nhạy cảm với amoni nhưng vẫn phản ứng với axit.”
Hơn nữa, vì loại axit amin này được bảo tồn ở các loài khác nhau nên phải có áp lực chọn lọc để duy trì nó, bà nói. Nói cách khác, khả năng phản ứng với amoni của kênh OTOP1 chắc hẳn rất quan trọng đối với sự sống còn của động vật.
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch mở rộng những nghiên cứu này để tìm hiểu xem liệu độ nhạy cảm với amoni có được bảo tồn ở các thành viên khác trong họ proton OTOP hay không, được biểu hiện ở các bộ phận khác của cơ thể, bao gồm cả đường tiêu hóa.
Nguồn Đại học Nam California .
