 撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 味觉，是人体最重要的生理感觉之一，在很大程度上决定了动物对饮食的选择。早在1908年，日本科学家池田菊苗发现了人类对谷氨酸钠的鲜味的感知，并将其命名为味精，他也首次提出了人类在酸味、甜味、苦味、咸味之外的第五种基本味觉——鲜味。大约80年后，科学界正式认可了他的这一观点。 而最近，南加州大学的研究团队发现了第六种基本味觉的证据。 2023年10月5日，南加州大学 Emily Liman 实验室（梁子焴为论文第一作者）在 Nature 子刊 Nature Communications 上发表了题为：The proton channel OTOP1 is a sensor for the taste of ammonium chloride 的研究论文。 这项最新研究显示，舌头对氯化铵的感知是通过与感知酸味相同的蛋白质受体OTOP1来实现的。而对氯化铵味道的感知，可能是为了帮助生物体避免有害物质而进化出来的。  几十年来，科学家们已经认识到舌头对氯化铵（NH4Cl）的感知很强烈。然而，尽管进行了广泛的研究，但舌头上对氯化铵做出反应的特定受体仍然是个谜。 氢离子是酸的关键成分，众所周知，我们的舌头会灵敏地感知到酸（例如柠檬、醋等等）的酸味。近年来，Emily Liman 实验室发现了负责感知酸味的蛋白质——OTOP1，酸性物质中的氢离子通过OTOP1通道进入味觉受体细胞。从而感知食物的酸味。 而氯化铵可以影响细胞内酸浓度，也就是氢离子浓度。因此，Emily Liman 团队想知道氯化铵是否能以某种方式触发OTOP1。 为了回答这个问题，他们将Otop1基因转入实验室培养的人类细胞中，使人类细胞产生Otop1受体蛋白。然后将细胞暴露在酸或氯化铵中，并测量其反应。结果显示，氯化铵是OTOP1通道的强力激活剂，它的活性和酸一样好，甚至更好。 氯化铵（NH4Cl）在水中释放出少量的氨（NH3），氨在细胞内移动，提高pH值，使其更具碱性，从而降低氢离子浓度。这种pH值差异驱使质子（氢离子）通过OTOP1通道流入细胞内。 为了证实这一结果不仅仅是实验室的产物，研究团队转向了一种测量电导率的技术，模拟神经如何传导信号。他们使用正常的小鼠味蕾细胞，以及实验室之前构建的OTOP1敲除的小鼠味蕾细胞，测量了加入氯化铵时味觉细胞产生的动作电位。 结果显示，添加氯化铵后，正常小鼠味蕾细胞的动作电位急剧增加，而OTOP1敲除的小鼠味蕾细胞没有反应。这证实了他们的假设——OTOP1对氯化铵有反应，在味蕾细胞中产生电信号。此外，对控制味蕾细胞的神经的监测显示，正常小鼠的神经对添加氯化铵有反应，而OTOP1敲除的小鼠则没有反应。 接下来，研究团队进一步研究了小鼠在选择喝白水或加了氯化铵的水时的反应。他们破坏了小鼠感知氯化铵的苦味的细胞，结果显示，OTOP1蛋白功能正常的小鼠不被氯化铵的味道吸引，因此不喝含有氯化铵的水，而OTOP1敲除的小鼠则不介意氯化铵，即使其浓度非常高。这表明了OTOP1通道对于氯化铵的感知和行为反应至关重要。 研究团队进一步探索不同物种对氯化铵敏感性的差异，以及是什么使得某些物种的OTOP1通道对氯化铵敏感，而另一些物种不敏感。目前他们已经确定了OTOP1蛋白中第六跨膜螺旋（TM6）与第七跨膜螺旋（TM7）之间的连接子中的一个保守的胞内精氨酸残基（R292）是对氯化铵的感知所必需的。如果改变这一氨基酸，那么通OTOP1道对氯化铵的敏感性就会降低，但它仍然对酸有反应。此外，由于这一氨基酸在不同物种中都是保守的，因此一定存在进化上的选择压力来维持它，换句话说，OTOP1通道对氯化铵的感知能力对动物的生存一定很重要。 通过OTOP1通道感知氯化铵的机制 研究团队进一步发现，人体OTOP1通道对氯化铵也很敏感。那么，感知氯化铵的味道的优势是什么？为什么它在进化上如此保守？ Emily Liman 教授 论文通讯作者 Emily Liman 教授认为，感知氯化铵味道的能力可能是为了帮助生物体避免食用含有高浓度氯化铵的有害生物物质而进化出来的。氯化铵存在于一些废物中，比如化肥，它有一定的毒性，所以我们进化出味觉机制来检测它是有道理的。例如，鸡的OTOP1对氯化铵的感知比斑马鱼要敏感的多，这可能反映了不同动物生态位的差异，因为鱼在水中不大可能接触到氯化铵，而鸡则容易的多，需要避免食用氯化铵。 论文链接： 题图为论文第一作者梁子焴
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