Japanski naučnik Kikunae Ikeda prvi je predložio umami kao osnovni ukus — pored slatkog, kiselog, slanog i gorkog — početkom 1900-ih. Otprilike osam decenija kasnije, naučna zajednica se zvanično složila sa njim.
Sada, naučnici predvođeni istraživačima na USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences imaju dokaze o šestom osnovnom ukusu.
U istraživanju objavljenom u Nature Communications, neuronaučnica USC Dornsife Emili Liman i njen tim otkrili su da jezik reaguje na amonijum hlorid preko istog proteinskog receptora koji signalizira kiseli ukus.
„Ako živite u skandinavskoj zemlji, biće vam poznat i možda će vam se dopasti ovaj ukus“, kaže Liman, profesor bioloških nauka. U nekim severnoevropskim zemljama, slani sladić je bio popularan slatkiš najmanje od početka 20. veka. Poslastica se ubraja u svoje sastojke salmiak so, ili amonijum hlorid.
Naučnici su decenijama prepoznali da jezik snažno reaguje na amonijum hlorid. Međutim, uprkos opsežnim istraživanjima, specifični receptori jezika koji reaguju na njega ostali su neuhvatljivi.
Liman i istraživački tim su mislili da bi mogli imati odgovor.
Poslednjih godina otkrili su protein odgovoran za otkrivanje kiselog ukusa. Taj protein, nazvan OTOP1, nalazi se unutar ćelijske membrane i formira kanal za jone vodonika koji se kreću u ćeliju.
Joni vodonika su ključna komponenta kiselina, a kao što gurmani svuda znaju, jezik oseća kiselinu kao kiselu. Zbog toga limunada (bogata limunskom i askorbinskom kiselinom), sirće (sirćetna kiselina) i druga kisela hrana daju trpkost kada dođu na jezik. Joni vodonika iz ovih kiselih supstanci kreću se u ćelije receptora ukusa kroz OTOP1 kanal.
Pošto amonijum hlorid može uticati na koncentraciju kiseline – to jest, jona vodonika – unutar ćelije, tim se zapitao da li bi to nekako moglo da izazove OTOP1.
Da bi odgovorili na ovo pitanje, uveli su gen Otop1 u ljudske ćelije uzgojene u laboratoriji tako da ćelije proizvode protein receptora OTOP1. Zatim su ćelije izložili kiselini ili amonijum hloridu i izmerili odgovore.
„Videli smo da je amonijum hlorid zaista jak aktivator OTOP1 kanala“, rekao je Liman. „Aktivira se dobro ili bolje od kiselina.“
Amonijum hlorid ispušta male količine amonijaka, koji se kreće unutar ćelije i podiže pH, čineći je alkalnijom, što znači manje vodoničnih jona.
„Ova pH razlika pokreće priliv protona kroz OTOP1 kanal“, objasnio je Ziju Liang, dr. student u Limanovoj laboratoriji i prvi autor studije.
Da bi potvrdili da je njihov rezultat više od laboratorijskog artefakta, okrenuli su se tehnici koja meri električnu provodljivost, simulirajući kako nervi provode signal. Koristeći ćelije ukusnog pupoljka normalnih miševa i miševa koje je laboratorija prethodno genetski konstruisala da ne proizvodi OTOP1, izmerili su koliko dobro ćelije ukusa stvaraju električne odgovore zvane akcioni potencijali kada se unese amonijum hlorid.
Ćelije ukusnih pupoljaka miševa divljeg tipa pokazale su nagli porast akcionih potencijala nakon što je dodat amonijum hlorid, dok ćelije ukusnih pupoljaka miševa kojima nedostaje OTOP1 nisu reagovale na so. Ovo je potvrdilo njihovu hipotezu da OTOP1 reaguje na so, stvarajući električni signal u ćelijama ukusnog pupoljka.
Isto je bilo i kada je druga članica istraživačkog tima, Kortni Vilson, snimila signale sa nerava koji inerviraju ćelije ukusa. Videla je kako nervi reaguju na dodavanje amonijum hlorida kod normalnih miševa, ali ne i kod miševa kojima nedostaje OTOP1.
Zatim je tim otišao korak dalje i ispitao kako miševi reaguju kada im se da na izbor da piju ili običnu vodu ili vodu sa amonijum hloridom. Za ove eksperimente onesposobili su gorke ćelije koje takođe doprinose ukusu amonijum hlorida. Miševi sa funkcionalnim proteinom OTOP1 smatrali su da je ukus amonijum hlorida neprivlačan i nisu pili rastvor, dok miševi kojima nedostaje OTOP1 protein nije smetala alkalnoj soli, čak i pri veoma visokim koncentracijama.
„Ovo je zaista bio ključ“, rekao je Liman. „To pokazuje da je OTOP1 kanal neophodan za bihevioralni odgovor na amonijum.“
Ali naučnici nisu završili. Pitali su se da li će i druge životinje biti osetljive i koristiti svoje OTOP1 kanale za otkrivanje amonijuma. Otkrili su da je kanal OTOP1 kod nekih vrsta osetljiviji na amonijum hlorid nego kod drugih vrsta. I ljudski OTOP1 kanali su takođe bili osetljivi na amonijum hlorid.
Dakle, koja je prednost u degustaciji amonijum hlorida i zašto je on evolucijski tako očuvan?
Liman spekuliše da je sposobnost ukusa amonijum hlorida možda evoluirala kako bi pomogla organizmima da izbegnu jedu štetnih bioloških supstanci koje imaju visoke koncentracije amonijuma.
„Amonijum se nalazi u otpadnim proizvodima — pomislite na đubrivo — i donekle je toksičan“, objasnila je, „tako da ima smisla da smo razvili mehanizme ukusa da bismo ga otkrili. Piletina OTOP1 je mnogo osetljivija na amonijum od ribe zebre“. Liman spekuliše da ove varijacije mogu odražavati razlike u ekološkim nišama različitih životinja. „Ribe jednostavno ne nailaze na mnogo amonijuma u vodi, dok su kokošinjaci ispunjeni amonijumom koji treba izbegavati i ne jesti.
Ali ona upozorava da je ovo veoma rano istraživanje i da je potrebno dalje proučavanje da bi se razumele razlike vrsta u osetljivosti na amonijum i šta čini OTOP1 kanale nekih vrsta osetljivim, a neke manje osetljivim na amonijum.
U tom pravcu su krenuli. „Identifikovali smo određeni deo OTOP1 kanala – specifičnu aminokiselinu – koja je neophodna da bi reagovala na amonijum“, rekao je Liman. „Ako mutiramo ovaj jedan ostatak, kanal nije ni približno tako osetljiv na amonijum, ali i dalje reaguje na kiselinu.“
Štaviše, pošto je ova jedna aminokiselina očuvana među različitim vrstama, mora da je postojao selektivni pritisak da se ona održi, kaže ona. Drugim rečima, sposobnost OTOP1 kanala da reaguje na amonijum mora da je bila važna za opstanak životinja.
U budućnosti, istraživači planiraju da prošire ove studije kako bi razumeli da li je osetljivost na amonijum očuvana među ostalim članovima porodice OTOP protona, koji su izraženi u drugim delovima tela, uključujući i digestivni trakt.
A ko zna? Možda će se amonijum hlorid pridružiti ostalim pet osnovnih ukusa kako bi se službeno zbrojilo na šest.
Više informacija: Ziju Liang i saradnici, Protonski kanal OTOP1 je senzor za ukus amonijum hlorida, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41637-4
Informacije o časopisu: Nature Communications
Obezbeđuje Univerzitet Južne Kalifornije
Istražite dalje
