Биология

Опсины плодовых мушек играют роль во вкусовых ощущениях

claudiaevans26/Флицкr

Команда ученых из Израиля и США обнаружила, что несколько опсинов — белков, которые, как известно, играют роль в процессах зрительного восприятия, — также могут работать как вкусовые рецепторы. Открытие, о котором сообщается в журнале Current Biology, показывает свет-независимую функцию опсинов и поднимает вопросы о назначении этих белков в древних организмах.

В конце 1800-х годов ученые открыли светочувствительную роль родопсина. Этот пигмент состоит из белковой части — опсина — и хромофора, роль которого играет альдегин витамина А — ретиналь. До недавнего времени исследователи считали, что семейство белков родопсина было задействовано только в световосприятии. Однако в 2011 году исследователи обнаружили, что опсин позволяет плодовой мушке Drosophila melanogaster обнаруживать небольшие температурные изменения в окружающей среде.

У животных есть много типов сенсорных белков, которые отвечают на стимулы из окружающей среды. Некоторые из них активируются только при сильном воздействии, таком как обжигающий жар. Родопсины способны реагировать на очень тонкие изменения в условиях или очень низкие уровни внешних сигналов, например в условиях очень тусклого света, и инициировать каскад реакций, который усиливает сигнал, в конечном итоге активируя сенсорную реакцию.

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, Еврейского университета в Иерусалиме и Университета Джонса Хопкинска использовали аристолохиевую кислоту — токсичное горькое соединение, содержащееся в некоторых растениях, — для изучения вкусовых рецепторов у плодовых мушек. Высокие концентрации этого горького химического вещества активируют вкусовые нейроны мух, активируя белок под названием TRPA1, который позволяет кальцию и натрию проникать внутрь клеток. Это приводит к тому, что животные избегают горького вкуса. Однако мухи также избегают даже сильно разбавленной аристолохиевой кислоты, уровни которой слишком низки для активации стимула.

Исследователи подозревали, что в этом процессе активации вкусовых ощущений также играют роль опсины. Чтобы проверить это, ученые решили провести эксперимент. Они предлагали мухам выбор между чистым сахаром в одиночку и тем же сахаром, но с каплей разбавленной аристолохиевой кислоты. Неудивительно, что мухи отвергли сахар, смешанный с горьким химическим веществом, и ели только чистый образец. Затем ученые вырастили плодовых мушек с мутациями, которые мешали им синтезировать различные опсины. Они обнаружили, что мухи с дефектами в любом из трех типов опсинов не могли обнаружить небольшие концентрации кислоты, и ели примерно одинаково и чистый сахар, и тот, что был смешан с горьким соединением. Однако животные-мутанты все еще были чувствительны к большому количеству кислоты, которого они продолжали избегать.

Согласно выводам исследователей, большое количество горького соединения активировало канал TRPA1, который все еще присутствовал у насекомых с отключенными опсинами. Группа выяснила, что аристолохиевая кислота активировала эти опсины, связываясь с тем же участком, что и ретиналь в родопсине. Подобно родопсинам, которые приводятся в действие очень тусклым светом, химически активированные опсины затем создавали каскад реакций, который усиливал небольшие сигналы. Это позволило мухам обнаруживать концентрации соединения, которые в противном случае были бы недостаточны для создания стимула в их сенсорных нейронах.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.