Receptor del gusto Umami evolucionado con primates’ Dietas
ARRIBA: Arriba (de izquierda a derecha): chimpancé occidental (Pan troglodytes verus) en Bossou, Guinea, macaco japonés (Macaca fuscata) en Yakushima, Japón , mono azul (Cercopithecus mitis) en Kalinzu, UgandaAbajo (de izquierda a derecha): orangután de Borneo (Pongo pygmaeus) en el valle de Danum, Borneo, Malasia, babuino Anubis (Papio anubis) en Kalinzu, Uganda, Javan lutung (Trachypithecus auratus) en Pangandaran, Java, Indonesia TAKASHI HAYAKAWA
La mayoría de la gente disfruta del sabor umami, que se percibe cuando un receptor del gusto llamado T1R1/T1R3 detecta el aminoácido glutamato. Sin embargo, en algunos otros mamíferos, como los ratones, este mismo receptor es mucho menos sensible al glutamato. En un nuevo estudio publicado el 26 de agosto en Current Biology, los investigadores descubren la base molecular de esta diferencia. Muestran que el receptor evolucionó en los humanos y en algunos otros primates alejándose de la mayoría de los nucleótidos libres de unión, que son comunes en los insectos, para unirse preferentemente al glutamato, que abunda en las hojas. Los autores argumentan que el cambio facilitó un cambio evolutivo importante en estos primates hacia una dieta rica en plantas.
Siempre surge la pregunta sobre la evolución del gusto umami: en los humanos, nuestro receptor está estrechamente sintonizado con el glutamato. , y nunca tuvimos una buena respuesta de por qué, dice Maude Baldwin, bióloga sensorial del Instituto Max Planck de Ornitología en Alemania. Ella no participó en el nuevo trabajo, pero fue coautora de un estudio de 2014 con Yasuka Toda, quien también es coautora del nuevo artículo, que muestra que el receptor T1R1/T1R3 es responsable del sabor dulce en los colibríes. En el nuevo estudio, los autores encuentran que esta afinación estrecha ha evolucionado de forma convergente varias veces [y] que está relacionada con el folivory, dice, llamando al artículo un estudio distintivo, fantástico, y uno que se convertirá en un ejemplo de libro de texto de cómo la evolución del gusto pueden relacionarse con la dieta y cómo abordar este tipo de preguntas de una manera rigurosa e integral.
En 2011, Toda, quien entonces estaba en la Universidad de Tokio y ahora dirige un grupo en la Universidad Meiji en Japón, y Takumi Misaka de la Universidad de Tokio desarrollaron una estrategia para usar células cultivadas para analizar la función de los receptores del gusto. Usaron la técnica para descubrir las partes del T1R1/T1R3 humano que diferían de las de los ratones y, por lo tanto, subyacen a la alta sensibilidad al glutamato en el receptor humano, trabajo que publicaron en 2013.
Para usar las hojas como una nueva fuente de proteína, los ancestros de los grandes primates (incluidos los humanos) desarrollaron su receptor gustativo umami como sensor de glutamato.
Yasuka Toda, Universidad Meiji
Como parte de ese proyecto , Toda y Misaka también establecieron una colaboración con Takashi Hayakawa, ahora líder de grupo en la Universidad de Hokkaido en Japón, y Hiroo Imai, biólogo de la Universidad de Kyoto. Tanto Hayakawa como Imai están afiliados al Instituto de Investigación de Primates de la Universidad de Kyoto y, por lo tanto, tienen experiencia en biología de primates no humanos, así como acceso al ADN genómico para futuras comparaciones de receptores. En el estudio de 2013, el equipo descubrió que, entre tres primates no humanos, los monos ardilla (Saimiri boliviensis), los babuinos (Papio hamadryas) y los macacos (Macaca nemestrina) solo el mono ardilla T1R1/T1R3 tenía una sensibilidad muy baja al glutamato, al igual que el ratón T1R1/T1R3. Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que la percepción del gusto del glutamato se adquirió durante la evolución de los primates, escribe Toda en un correo electrónico a The Scientist.
En el nuevo Current Biology study, Toda y sus colegas prueban esa hipótesis. Primero, utilizaron la estrategia de cultivo celular de Todas para hacer comparaciones de la sensibilidad al glutamato entre los receptores T1R1/T1R3 de 17 especies de primates. Los receptores de todos menos cuatro primates no humanos titíes (Callithrix jacchus), tarseros (Carlito syrichta), monos ardilla y gálagos mayores (Otolemur crassicaudatus) eran sensibles al glutamato. Estas cuatro especies dependen principalmente de los insectos para obtener proteínas. Por el contrario, los receptores de humanos y gorilas respondían mucho menos a los nucleótidos libres inosina monofosfato y guanosina 5-monofosfato que los receptores del resto de los primates.
El equipo identificó entonces los componentes básicos de las proteínas. responsable del reconocimiento de glutamato o de nucleótidos mediante la comparación de los códigos de ADN para diferentes especies de receptores y la construcción de quimeras entre el mono araña (Ateles geoffroyi, más sensible al glutamato) y el mono ardilla (más sensible a los nucleótidos libres ) receptores, que luego probaron en cultivo celular. La sustitución de los nucleótidos del mono ardilla por solo dos nucleótidos del mono araña fue suficiente para cambiar la sensibilidad del glutamato a los nucleótidos libres, y viceversa.
Los autores exploraron a continuación la relación entre la dieta y la sensibilidad del receptor. Descubrieron que las hojas y las frutas tienen una concentración más baja de nucleótidos libres que los insectos, y concentraciones de glutamato más altas que las de nucleótidos libres. Los cuatro primates no humanos con un receptor del gusto especializado para detectar nucleótidos libres dependen principalmente de los insectos como fuente de proteínas, mientras que la mayoría de los otros primates que estudiaron los investigadores incluyen hojas y frutas como una gran proporción de sus dietas. En una prueba final de las preferencias de una especie, los investigadores demostraron que los monos ardilla prefieren beber agua que tiene nucleótidos libres agregados, pero no muestran preferencia por el agua con glutamato monosódico agregado.
La diversidad de métodos que los autores El uso para abordar cómo se produjo la evolución genética de los receptores del gusto junto con los patrones dietéticos es impresionante, dice Addison Kemp, antropólogo biológico de la Facultad de Medicina Keck de la Universidad del Sur de California que no participó en el estudio. Una pregunta abierta, agrega, es qué patrones de sensibilidad del receptor del gusto al glutamato están presentes en el linaje que incluye lémures y loris, solo uno de los cuales, el lémur de cola anillada, se incluyó en el análisis actual.
Los investigadores mostró en el estudio que el receptor T1R1/T1R3 del lémur de cola anillada demuestra afinidad tanto por el glutamato como por los nucleótidos libres, pero ese es su único representante de este clado realmente diverso, explica Kemp. Además, los lémures y los loris tienden a conservar un mejor sentido del olfato, ya que tienen una gama más amplia de genes olfativos funcionales, y la interacción entre el gusto y el olfato es realmente importante en términos de la experiencia de ingestión, dice, y agrega que, según el documento, parece que los autores están planeando mirar a este grupo en el futuro. Será realmente interesante ver qué tipo de patrones ven en términos de sensibilidad del receptor del gusto al glutamato dentro de este linaje.
Los hallazgos indican que los sistemas sensoriales son muy flexibles y pueden desarrollar nuevas capacidades sensoriales adaptativas, Toda escribe. Para utilizar las hojas como una nueva fuente de proteínas, los ancestros de los grandes primates (incluidos los humanos) desarrollaron su receptor gustativo umami como un sensor de glutamato, explica, y agrega que esta especialización en glutamato puede haber ayudado los primates superan los sabores amargos y aversivos también presentes en las hojas.