Учёные из USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences открыли совершенно новый класс ионных каналов, проводящих протоны (H+ ионы) в клетки, которые важны для баланса во внутреннем ухе и присутствуют во вкусовых клетках, реагируя на кислые вкусовые добавки.

Протоны контролируют, является ли раствор кислым или щелочным. Они задают pH. Не удивительно, что протоны не пересекают клеточные мембраны; они д. транспортироваться через мембраны посредством специальных белков, подобных ионным каналам.

Хотя ген, кодирующий ионный канал, который позволяет протонам покидать клетки, был идентифицирован, но один ген или несколько генов необходимы, чтобы сформировать ионный канал, позволяющий протонам проникать в клетки, неизвестно. Теперь в рецептора, воспринимающих кислое, идентифицировали семейство генов otopetrin, кодирующих ионные каналы. проводящие протоны.

Это семейство генов первоначально было идентифицировано как важное для баланса: мыши с мутациями в otopetrin 1 (Otop1), названный tilted (tlt) , поскольку они не могли вести себя правильно. Функция кодируемого белка и почему мутации в гене вызывают вестибулярный дефект, было неизвестно. Но при изучении вкусового восприятия группа Emily Liman, установила, что Otop1 кодирует протоновый канал, объясняя, как otopetrin1 вносит вклад в функцию внутреннего уха и баланс.

Поскольку ощущение кислого является восприятием кислых субстанций, которые имеют высокую концентрацию протонов, то было предположено, что вкусовые клетки обладают ионным каналом, отвечающим на или транспортирующим протоны. В самом деле, 8 лет тому назад её лаб. использовала биофизический подход, чтобы показать, что протоны поступают во вкусовые клетки через специализированный протоновый канал в мембране клетки. Ген, кодирующий этот канал и структурные свойства протоновго канала, оставались неизвестны.

Была использована молекулярная генетическая техника, наз. RNAseq, чтобы идентифицировать, какие гены специфически экспрессируются во вкусовых клетках кислого и др. типах вкусовых клеток. Были протестированы гены кандидаты и найден тот, что продуцирует проводящий протоны белок, если вносится в клетки, которые обычно не имеют протон-проводящих каналов.

После тестирования 3-х десятков генов кандидатов Yu-Hsiang, наконец, его нашел. Было потрачено несколько лет. Помимо Otop1, имеются два др. родственных гена у позвоночных (Otop2 и Otop3), и это семейство генов представлено у плодовых мушек Drosophila melanogaster. Otopetrins структурно отличаются от всех остальных ионных каналов и все otopetrins формируют протоновые каналы, показывая, что протоны проводящие каналы эволюционно законсервированы. Каждый из otopetrins имеет отличающееся распределение во многих тканях, включая язык, ухо, глаза, нервы репродуктивные и ЖКТ.

В вестибулярной системе Otop1 необходим для формирования и функции структур, наз. otoconia, которые являются кристаллами карбоната кальция, которые чувствительны к притяжению и ускорению. Исследователи полагают, что otopetrins поддерживают pH , подходящий для образования отоконий и что дефект tlt у мышей обусловлены нарушениями регуляции pH.

Dj вкусовой системе otopetrins могут участвовать в восприятии кислоты как части восприятия кислого вкуса. Функция этих протоновых каналов неизвестна.