Aká kyslá chuť a zmysel pre rovnováhu majú spoločné - biermanská medicína
Ako zistili americkí vedci, rovnaký druh protónového kanála existuje v bunkách zmyslov pre kyslú chuť a buniek orgánu rovnováhy vo vnútornom uchu.
Protóny riadia hodnotu pH roztoku, ktorý je v závislosti od koncentrácie buď kyslý alebo zásaditý. Protóny nemôžu preniknúť cez bunkové membrány, ale musia byť transportované cez túto bariéru iónovými kanálmi. Aj keď už boli známe gény, ktoré kódujú iónový kanál, nebolo ešte jasné, či je pre konštrukciu protónového kanálu nevyhnutný jeden alebo viac génov. Výskum vnímania kyslej chuti teraz ukázal, že rodina génov otopetrínu kóduje iónové kanály, ktoré transportujú protóny cez bunkovú membránu.
Táto rodina génov bola pôvodne identifikovaná ako dôležitá pre rovnováhu: Myši s mutáciou v géne Otopetrin1 (Otop1) sa nazývali „naklonené“, pretože nemôžu stáť vzpriamene. Funkcia proteínu kódovaného Otopetrinom 1 a jeho úloha v zmysle rovnakej tváre však neboli známe. Avšak tím pod vedením Emily Liman, profesorky biológie na USC Dornsife, pri výskume vnímania chuti „kyslého“ ukázal, že Otop1 kóduje iónový kanál. Táto skutočnosť poskytovala indikácie aj pre funkciu Otop1 vo vnútornom uchu a pre zmysel pre rovnováhu.
Vnímanie „kyslej“ chuti je založené na vnímaní kyslých látok; tieto majú vysokú koncentráciu protónov. Limanova hypotéza preto spočívala v tom, že senzorické bunky pre „kyselinu“ majú iónové kanály na transport protónov v ich bunkovej membráne. Zodpovedajúci gén a štruktúra protónového kanálu však neboli známe.
Pomocou molekulárnych genetických techník bol Limanov tím schopný identifikovať gény, ktoré sú vyjadrené ako „kyslé“ v chuťových bunkách, ale nie v iných chuťových bunkách. Člen tímu testoval takto identifikované gény ich zavedením do buniek bez protónových kanálov, kým nebol schopný identifikovať ten, z ktorého sa vytvoril protónový kanál.
Potom, čo Yu-Hsiang už neúspešne otestoval tri desiatky kandidátov, sa Liman chystal vzdať. "Keď mi Yu-Hsiang v laboratóriu ukázal údaje o Otopetrine, nemohol som uveriť, že sme ich konečne našli - po toľkých rokoch bez úspechu," popisuje Liman okamih.
Okrem Otop1 existujú aj ďalšie dva súvisiace gény u stavovcov (Otop2 a Otop3). Otopetríny sú štrukturálne odlišné od všetkých ostatných iónových kanálov a všetky otopetríny tvoria protónové kanály, čo naznačuje, že tieto protónové kanály sú evolučne konzervované. Každý z optopetrínov má špecifickú distribúciu v mnohých tkanivách vrátane jazyka, uší, očí, nervov, reprodukčných orgánov a tráviaceho traktu.
Vo vestibulárnom systéme je otopetrín nevyhnutný pre tvorbu a funkciu otoconie. Hypotéza vedcov: otopetríny udržiavajú hodnotu pH potrebnú pre otoconiu tvorenú vápnikom. Defekt u myší tlt s mutáciou v géne pre otopetrin1 je pravdepodobne spôsobený nesprávnou reguláciou hodnoty pH. Pri vnímaní chuti môžu byť otopetríny zodpovedné za vnímanie kyselín ako súčasti „kyslej“ chuti. Doteraz nie je známe nič o funkcii protónových kanálov v iných tkanivách.