96 Â

WIAT

N

AUKI

Czerwiec 2000

J

edno z marzeƒ fizjologów na-
reszcie urzeczywistnione! Od dzie-
si´cioleci badajà oni, jak komórki
kubków smakowych wykrywajà

czàsteczki decydujàce o wyczuwanym
smaku. Zak∏adano, ˝e komórki te majà
na powierzchni czàsteczki zwane recep-
torami, z którymi wià˝à si´ czàsteczki
smakowe, lecz nie potrafiono udowod-
niç istnienia tych pierwszych. Wynika-
∏o to z faktu, ˝e receptory s∏abo wià˝à
si´ z czàsteczkami smakowymi, nie uda-
wa∏a si´ wi´c ich ekstrakcja z komórek
smakowych. Ta trudnoÊç eksperymen-
talna jest efektem dobrego dostosowania
fizjologicznego organizmu: gdyby re-
ceptory wiàza∏y zbyt mocno czàsteczki
smakowe, selektywnoÊç systemu roz-
poznawania smaku by∏aby zbyt s∏aba –
smakosze doznawaliby rozkoszy sto∏u
w zwolnionym tempie.

T´ s∏abà powinowatoÊç receptorów

wykorzystali jednak naukowcy z Uni-
versity of Miami do zidentyfikowania
jednego z poszukiwanych receptorów
– odpowiedzialnego za wykrywanie
smaku zwanego umami. Od dawna
twierdzono, ˝e cz∏owiek rozpoznaje tyl-
ko cztery smaki (s∏ony, kwaÊny, gorzki
i s∏odki), lecz by∏y to konkluzje przed-
wczesne. Ju˝ w 1908 roku Kikunae Ike-
da z Cesarskiego Uniwersytetu w To-
kio wykry∏, ˝e anion kwasu glutami-
nowego (jednego z aminokwasów) ma
specyficzny smak, niepodobny do czte-
rech klasycznych smaków.

Po dziesi´cioleciach walki z tradycyj-

nym myÊleniem piàty smak zyska∏
prawo obywatelstwa, szczególnie od
czasów, kiedy na Zachodzie sta∏a si´ po-
pularna kuchnia azjatycka, w której cz´-
sto u˝ywa si´ glutaminianu sodu. Zresztà
udowodniono, ˝e nawet zwierz´ta roz-
poznajà ten smak. Dlaczego? Byç mo˝e
powód jest taki, ˝e anion kwasu gluta-
minowego znajduje si´ w licznych po-
karmach bogatych w bia∏ko (bia∏ka to
przecie˝ ∏aƒcuchy aminokwasów), takich
jak mi´so, mleko lub owoce morza.
A rozpoznawanie smaku ma istotne zna-
czenie dla organizmu, gdy˝ jest wa˝nym
sygna∏em zaspokojenia g∏odu: przesta-
jemy jeÊç nie tylko dlatego, ˝e mamy pe∏-
ny brzuch – to nasz mózg, na podstawie
informacji przekazanych przez zmys∏y,
decyduje, ˝e zosta∏a skonsumowana od-

powiednia iloÊç pokarmu (o w∏aÊciwej
jakoÊci – przyp. red.).

Nirupa Chaudhari wraz z kolegami

z University of Miami w swoich poszu-
kiwaniach receptora jonu glutaminiano-
wego oparli si´ na wynikach uzyskanych
dziesi´ç lat wczeÊniej przez Annick Fau-
rion z Laboratoire de Neurologie Senso-
rielle w Massy we Francji: skoro jon glu-
taminianowy jest neuroprzekaênikiem,
tj. czàsteczkà s∏u˝àcà do przekazywania
informacji pomi´dzy neuronami, to cze-
mu˝ by nie poszukaç w komórkach sma-
kowych czàsteczek analogicznych do re-
ceptorów neuronowych? Wiedzeni tà
myÊlà poszukiwali receptorów zwiàza-
nych z bia∏kami G, tj. bia∏kami, które
znajdujà si´ w b∏onie komórek smako-
wych i przekazujà do wn´trza komórki
sygna∏ z receptora o wykryciu jonu glu-
taminianowego (sam receptor wystaje
na zewnàtrz komórki). W ten sposób fi-
zjolodzy odkryli zadziwiajàce bia∏ko b´-
dàce uproszczonà formà receptora znaj-
dujàcego si´ w neuronach: „receptor
metabotropowy jonu glutaminianowe-
go”, w skrócie mGluR4.

Receptor w mózgu reaguje na bardzo

niskie st´˝enia jonu glutaminianowego;
ten sam receptor bez modyfikacji by∏by
ca∏kowicie przecià˝ony przez du˝e ilo-
Êci glutaminianu obecnego w niektórych
potrawach. Chaudhari z kolegami wy-
kazali, ˝e uproszczenie struktury recep-
tora jest zapewne ewolucyjnym dopa-
sowaniem si´ do funkcji receptora
smaku: receptor ten syntetyzowany w
komórkach kubków smakowych szczu-
rów utraci∏ 300 pierwszych aminokwa-
sów (w porównaniu z receptorem w mó-

zgu) i wià˝e si´ s∏abo z jonem glutami-
nianowym. Co wi´cej, st´˝enia jonu glu-
taminianowego, które go aktywujà, sà
tego samego rz´du, co niezb´dne do wy-
wo∏ania reakcji progowej u szczurów.

Dlaczego skrócenie receptora zmniej-

sza jego powinowatoÊç z jonem gluta-
minianowym? Fizjolodzy zauwa˝yli, ˝e
czàsteczka ta jest bardzo podobna do
pewnego bia∏ka bakteryjnego, które zo-
sta∏o dobrze zbadane metodami krysta-
lograficznymi. Ma ono dwa miejsca, do
których przy∏àcza si´ jon glutaminiano-
wy. Obci´cie poczàtku czàsteczki elimi-
nuje bardziej czu∏e z tych dwu miejsc.

Czy znaleziona czàsteczka jest na

pewno receptorem reagujàcym na smak
umami? Biolodzy zadali sobie oczywi-
Êcie pytanie, czy to nie przypadkiem
neuroprzekaênik informacji z komórek
smakowych. Wiele jednak wskazuje na
to, ˝e mamy do czynienia z receptorem.
Po pierwsze, bia∏ko mGluR4 jest akty-
wowane przez inne czàsteczki smako-
we, których szczury nie odró˝niajà od
glutaminianu. By∏o to do przewidzenia,
gdy˝ Faurion zauwa˝y∏a, ˝e j´zyk i
mózg reagujà tak samo na te czàsteczki.
Co wi´cej, mGluR4 jest syntetyzowane
tylko w kubkach smakowych, a ani ca-
∏a czàsteczka mGluR4, ani jej skrócona
wersja nie wyst´pujà w ustach poza
kubkami smakowymi.

Po tym odkryciu pojawi∏o si´ wiele

nowych pytaƒ: czy mGluR4 jest jedy-
nym receptorem reagujàcym na smak
umami, czy bierze udzia∏ w wykrywa-
niu innych smaków, czy komórki sma-
kowe majà ka˝da tylko jeden rodzaj re-
ceptora? Uzyskany wynik jest pierwszy
z d∏u˝szej serii, gdy˝ fizjolodzy odkry-
li inne czàsteczki podobnej natury, któ-
re wydajà si´ odgrywaç rol´ receptorów
smaku. Badania te b´dà mia∏y zapew-
ne tak˝e praktyczne zastosowanie: zna-
jomoÊç struktury mGluR4 pozwoli na
jej molekularne modelowanie i w rezul-
tacie stwierdzenie, z jakimi innymi czà-
steczkami si´ wià˝e.

Cyfrowe modelowanie czàsteczek

o nowych smakach wydaje si´ bliskie.

Hervé This

HERVÉ THIS jest redaktorem naczelnym
Pour la Science, francuskiej edycji Scienti-
fic American.

Nauka w k

uchni

N O W Y

_

S M A K

Czy lubi Pani umami?

Odkryto nowy receptor, który pozwala wyczuwaç piàty smak