Canal de protones para detectar el sabor agrio identificado en ratones

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Cuando comemos comida agria, reaccionamos instantáneamente debido a un circuito de detección del gusto entre la lengua y el cerebro. Dos artículos publicados hoy (19 de septiembre), uno en Cell y el otro en Current Biology, muestran que el canal de protones de otopetrin-1 en los receptores del gusto ácido de la lengua es uno de los componentes responsable de la detección del sabor agrio en ratones.

Estos hallazgos se suman al cuerpo de investigación del sabor agrio desde el nivel molecular, de cómo se transportan estos protones, hasta el nivel de cómo los ratones son capaces de saborearlo. , dice Lucie Delemotte, biofísica computacional del KTH Royal Institute of Technology que no participó en ninguno de los estudios.

En la lengua, cada papila gustativa contiene un grupo de células receptoras del gusto inervadas por una red de nervios gustativos. Las puntas de estas células tienen una variedad de proteínas que capturan moléculas gustativas y, en el caso de la detección agria, proteínas que se denominan canales de protones que detectan el pH.

Un equipo dirigido por Charles Zuker en Columbia University Medical Center identificó un potencial receptor del sabor agrio por primera vez en 2006, y él y otros investigadores han seguido trabajando para aclarar la mecánica y la función de ese receptor junto con otros posibles receptores del sabor agrio. El año pasado se produjo un gran avance cuando Emily Liman, del laboratorio de la Universidad del Sur de California, descubrió que la otopetrin-1 (también conocida como OTOP1) era un canal de protones que también estaba implicado en la detección de sabores ácidos. Pero los investigadores no llegaron a demostrar que OTOP1 era necesario para la detección del sabor amargo en un animal real hasta ahora.

[OTOP1] claramente era un canal de protones. Podría detectar el pH y conferir sensibilidad al pH. Pero, ¿hizo eso en el contexto de un animal? Eso es lo que abordan el artículo de Zukers en Cell y nuestro artículo en Current Biology, dice Liman.

El gen OTOP1 Anteriormente se había demostrado que se requiere para la formación de otoconias, cristales de carbonato de calcio en el oído interno que nos permiten responder a la gravedad y la aceleración. No había indicios de que tuviera algo que ver con el sabor amargo, dice Liman. Parecía muy poco probable. ¿Por qué un gen que se expresa en tu oído funcionaría en tu lengua como el receptor ácido? ella dice. Este fue uno de los últimos genes que probamos.

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El equipo de Zukers desarrolló dos cepas de ratones para sus experimentos: un ratón con un gen que codifica OTOP1 y un ratón con células receptoras de sabor dulce que tienen canales OTOP-1. Les dieron a los ratones líquidos ácidos para beber y observaron las preferencias de comportamiento de los animales y las respuestas celulares a nivel del receptor del gusto.  

Cuando eliminamos OTOP1, vemos que las células receptoras del sabor agrio ya no responden a los estímulos ácidos. Y en el animal knock-in, donde expresamos el receptor agrio OTOP1 en las células dulces, ahora las células dulces también responden a lo agrio, dice Jin Zhang, un postdoctorado en el laboratorio de Zukers y el primer autor de Cell paper.

Aunque los grupos de Zuker y Limans trabajaron de forma independiente, los dos estudios tienen cierta similitud en la configuración y los hallazgos. El laboratorio de Limans también utilizó un ratón knockout para comprender la función de OTOP1 en los nervios gustativos, que se encuentran en las papilas gustativas. Ambos laboratorios encontraron que la respuesta del nervio gustativo a los ácidos se atenuó severamente, lo que indica que se requiere la función OTOP1 para la respuesta gustativa a lo agrio, dice Liman a The Scientist.

El laboratorio de Liman también determinó que el receptor OTOP1 es necesario para que los protones entren en las células receptoras del gusto. Cuando algo es ácido, tiene una alta concentración de protones, por lo que tiene sentido que una molécula como esa pueda servir como sensor de pH, dice Liman.

Mientras tanto, el laboratorio de Zukers analizó las respuestas de los ganglios neuronas que van entre las papilas gustativas y el tronco encefálico. Descubrimos que agrio usa su propio circuito dedicado para transmitir su señal desde el periférico al cerebro. También identificamos las neuronas responsables de transmitir la señal amarga en los ganglios del gusto y en el tronco encefálico. Cuando activamos las neuronas de respuesta agria en el tronco encefálico cuando los animales están bebiendo agua, los animales se comportan como si estuvieran bebiendo soluciones agrias, dice Zhang.

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Se sabe que existen otros dos canales de protones de otopetrina: OTOP2 y OTOP3. Actualmente se desconoce la función de esos, dice Delemotte. Biofísicamente, se sabe que tienen características similares a OTOP1, pero no se entiende qué funciones tienen fisiológicamente, le dice a The Scientist.

La investigación futura en cada laboratorio implica conectar lo que Los investigadores saben acerca de los sabores amargos y de otro tipo en la lengua en diferentes partes del cerebro. Vemos cómo usa circuitos dedicados desde la lengua hasta el tronco encefálico, pero ¿qué tal desde el tronco encefálico hasta la corteza? Hay muchas preguntas interesantes que siguen a esto, dice Zhang.

Comprender la vía entre los receptores del gusto y el cerebro dará una idea de la evolución de las reacciones conductuales a los diferentes gustos. Por ejemplo, la mayoría de los animales encontrarán lo amargo innatamente aversivo y lo dulce innatamente atractivo. Al identificar los tipos de células en cada etapa del cerebro, podemos comenzar a comprender cómo se generan los comportamientos complejos, dice Liman.

Emily Makowski es pasante en The Scientist. Envíele un correo electrónico a emakowski@the-scientist.com.