从舌尖到大脑:新研究揭示甜、苦、鲜的味觉传导机制

(图说:显微镜下用苏木精-伊红染色的味蕾细胞)

要搞清楚五味杂陈的感觉只需用心体会,但要搞清楚味道如何被大脑感知,则需要严谨的科学依据。来自宾夕法尼亚大学的 Kevin Foskett 团队领衔莫奈尔化学感觉中心等多个机构,揭示了大脑对甜、苦、鲜三种味道的识别通路。相关研究结果发表于最新一期的《自然》杂志上。

对小鼠舌头上感受甜味、苦味及鲜味的味蕾细胞进行研究,Foskett 团队发现他们最近鉴定的新离子通道蛋白钙平衡调节蛋白1(CALHM1),具有ATP通道的功能。味蕾细胞释放的ATP将作为神经递质传导味觉信号。

研究过程可谓柳暗花明。“我和Marambaud的团队此前都没有做过味觉的研究,”文章的通讯作者Kevin Foskett在接受果壳网采访时说道:“幸好我们找到了一帮味觉研究领域的专家参与到这项研究中。”

测量从味蕾上释放的ATP分子是极为棘手的工作。“还好Akiyuki Taruno博士(文章第一作者)设计出了一种微小的装置,当味觉分子接触到舌头表面时,我们得以收集从味蕾另一端释放的ATP。”

随后,团队在检测CALHM1在味蕾细胞中的表达时又遭遇了困难。这一次,挺身而出的是Ichiro Matsumoto博士。“他设计了出高效的探针,使我们能检测味蕾细胞中极低水平的CALHM1 mRNA。”

利用CALHM1敲除小鼠,研究小组得以研究CALHM1缺失对小鼠味觉的影响。“这些小鼠都太不正常了。”Tordoff博士说:“跟人类一样,对照组的小鼠很爱甜食,却回避苦味。而CALHM1缺失的小鼠吃甜尝苦都像喝水一样,根本识别不出这些味道。”CALHM1基因缺失的小鼠对甜、苦、鲜味的感知受到严重损害,但对酸味和咸味的感知则基本正常。

在克服重重难关之后,研究小组最终发现了CALHM1在味觉感知中的作用机制。“这大概是最大的挑战了。” Marambaud博士对果壳网说。

CALHM1蛋白在感受甜、苦、鲜味的味蕾细胞中特异表达,味觉信号转导反应使CALHM1在细胞膜形成孔道,ATP从孔道释放并改变周围神经元的状态,使味觉信号传递至脑部相应的味觉中枢。

通道蛋白Pannexin和Connexin此前被认为是味觉细胞释放ATP的主要蛋白,这一假说并没有得到验证。“我们的文章提供了有力证据推翻以前的假设,这正是科学最激动人心的地方。” Matsumato博士说。

CALHM1在味觉传导过程中的作用被揭示后,Foskett表示研究目光将移向这种通道蛋白在其他组织中的作用。Marambaud博士则透露,他们正在进一步鉴定CALHM1的分子及药理学功能。CALHM1是淀粉样肽的调节因子,与阿尔兹海默症密切相关。这种帮助大脑品“味”的功臣蛋白还有何神通,仍尚待发现。

 

研究者的合影。从左到右依次:Dr. Zhongming Ma, Dr. J. Kevin Foskett, Dr. Akiyuki Taruno。

 

信息来源:EurekAlert!
​图片提供:Kevin Foskett 等

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