Для каждого из вкусов в полости рта существуют свои рецепторы или семейства рецепторов: в основе рецепторов кислого и соленого вкусов – ионные каналы, осуществляющие транспорт ионов, что в свою очередь, создавая электрический потенциал, запускает механизм возбуждения клеток и передачи информации. Рецепторы остальных вкусов связаны с G-белками (G-protein-coupled receptors, или GPCR): при взаимодействии с агонистом – веществом, вызывающим у соответствующих рецепторов специфичный отклик – изменяется расположение атомов рецепторных белков в пространстве (иными словами, это вызывает конформационные изменения в структуре рецептора), что уже в свою очередь активизирует связанный с ним G-белок, запускающий сигнальный путь передачи информации.
Таким образом, различные концентрации ионов и протонов натрия, моно-, дисахаридов и L-глутаминовой кислоты, соответственно, воспринимаются как соленые, кислые, сладкие вкусы и так называемый «мясной вкус» – умами. Однако, горький вкус может определяться значительно большим количеством химически различных веществ, многие из которых, к слову, ядовиты. За восприятие горького вкуса отвечает семейство генов TAS2R.
TAS2R
Хоть и на первый взгляд именно поэтому чувствительность рецепторов горького вкуса кажется особенно важной: ведь это ключ к распознаванию нежелательной пищи, в состав которой входят потенциально опасные вещества, выдающие себя за счет вкуса, однако природа решила иначе. В отличие от других GPCR, TAS2R малочувствительны: свои агонисты они обнаруживают в концентрациях значительно более высоких, чем другие рецепторы. Большая чувствительность могла бы приводить к слишком излишней избирательности в пище или вовсе к отказу от неё, что эволюционно было бы не выгодно.
Интересно отметить, что рецепторы горького вкуса в своем расположении не ограничиваются ротовой полостью. А значит и функции TAS2R не ограничиваются вкусовыми ощущениями: сюда можно отнести функции врожденного иммунитета, участие в регуляции дыхания, пищеварения, метаболизма, и даже влияние на мужскую фертильность.
В последнее время обнаруживается все больше горьких соединений, представляющих собой эффективные препараты для лечения астмы, диабета, а также потенциально для лечения рака. С учетом достижений в изучении TAS2R и выявления их роли не только в восприятии вкуса, эти открытия позволяют рассматривать данные рецепторы как перспективные мишени для адресной доставки лекарств внутри организма.
Широта настройки
Как и многие другие GPCR, TAS2R могут образовывать олигомеры. Описывается получение множества различных комбинаций соединений данного семейства в лабораторных условиях (in vitro). Предполагалось, что и в условиях in vivo, то есть непосредственно в самих организмах, возможно существование как минимум около 325 различных димеров рецепторов – соединений, состоящих из двух рецепторных белков (и это только на основе исследуемых 25), что могло бы давать возможность идентификации огромного количества горьких веществ. В прочем, с функциональной точки зрения, каких-то особенных изменений и увеличения спектра восприятия при таких рекомбинациях не наблюдалось. Это связывают с широкой настройкой некоторых TAS2R – то есть возможности распознавания до одной трети известных горьких веществ, давая одинаковые реакции примерно на половину из них.
Однако, не все TAS2R широко настроены; фактически, несколько рецепторов, напротив, очень узко настроены, отвечая только на одно-три горьких соединения, тогда как большинство TAS2R демонстрируют среднюю широту настройки.
Поэтому при всей сложности устройства и многообразии данного семейства рецепторов, в большинстве случаев мы просто чувствуем «горечь», так и не имея точного представления о химическом составе поступающих в рот субстанций.