SMAK, WĘCH,
CZUCIE
TEMPERATURY
SMAK, WĘCH,
CZUCIE
TEMPERATURY
SMAK
Rodzaje brodawek na powierzchni języka:
•nitkowate (najmniejsze i najliczniejsze – brak na
nich kubków smakowych)
•grzybowate (większe, posiadają kubki smakowe)
•okolone (największe, posiadają kubki smakowe)
•liściaste (występują z boku języka, posiadają
kubki smakowe)
B. okolona
B. grzybowata
B. liściasta
Powierzchnia
języka świnki
morskiej (język
świnki jest
szorstki)
Brodawka
okolona; 4
tygodniowe
dziecko
Kubek smakowy
(człowiek; SEM)
Nietoperz-wampir
(kubek smakowy; SEM)
Dwie małe pory
prowadzą do kubka
smakowego
Detekcja smaku
słonego
Napływ jonów Na
+
przez
niebramkowane kanały
Depolaryzacj
a
Otwarcie kanałów dla Ca
2+
bramkowanych napięciem
Uwolnienie pęcherzyków z
neurotransmiterem
Napływ Ca
2+
do komórki
Dwa mechanizmy detekcji smaku kwaśnego:
• H
+
blokują kanały dla K
+
(gromadzenie jonów K
+
w
komórce = depolaryzacja)
• H
+
otwierają ASIC (ang. Acid Sensitive Ion
Channels) - napływ Na
+
powoduje depolaryzację błony
Otwarcie
kanału dla
Na
+
Zamknięcie
kanału dla
K
+
Depolaryzacj
a
Otwarcie
kanału dla
Ca
2+
Uwolnienie
neurotransm
itera
Zielony – gustducyna
(komórki odp. za smak
słodki i gorzki)
Czerwony – HCN4
(kom. odp. za smak
kwaśny)
Stevens et al., 2001
HCN – (Hyperpolarization-activated and
cyclic nucleotide-gated) – kanały
aktywowane przez hiperpolaryzację,
bramkowane przez cykliczne nukleotydy:
• Funkcja nieznana
• Dwie izoformy w brodawkach języka –
HCN1 i HCN4
• Prawdopodobnie pośredniczą w
odbiorze smaku kwaśnego
Dwie rodziny receptorów odp. za
niektóre smaki
T2R (TRB)
T1R
Smak słodki i
umami
Smak
gorzki
T1R1, T1R2,
T1R3
Kilkadziesiąt
białek w obrębie
T2R/TRB
Homodimer T1R3 (receptor smaku słodkiego)
(może też wyst. jako heterodimer: T1R3/T1R1 lub T1R3/T1R2)
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY; Vol. 277,: 1–4,
2002
Aminokwasy
zaangażowane
w interakcję
między
podjednostkami
Glikozylacja w
miejscu kontaktu
= brak
odczuwania smaku
Miejsce dla dodatkowej
glikozylacja blisko
końca N (brak
odczuwania smaku)
[Pojedyncza ekspresja T1R1 lub T1R2 = brak czucia smaku słodkiego]
Podniebienn
e
Liściaste
Okolone
Grzybowate
Cell, Vol. 106, 381–390, August 10, 2001,
Hybrydyzacja in situ: RNA-
digoksygenina
T1R
GTP
GDP
CA
ATP
Białko G
s
Smak słodki: szlak GPCR-G
s
-
cAMP (hipoteza starsza)
cAMP
PKA
Pi
K
+
Pi
K
+
K
+
K
+
DEPOLARYZACJA
Depolaryzacja => otwarcie
kanałów dla Ca
2+
=>
uwolnienie pęcherzyków z
neurotransmiterem
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY; Vol. 277,: 1–4, 2002
T1R
GTP
GDP
PLCβ
2
IP3 + DAG
Białko G
q
Smak słodki: szlak GPCR-G
q
/Gβγ-
IP3
(hipoteza nowsza)
Ca
2+
=>
uwolnienie
pęcherzyków z
neurotransmite
rem
PIP2
Ca
2+
ER
Na
+
,
K
+
IP3
DEPOLARYZACJA
Ca
2+
Ca
2
+
IP3 oraz Ca
2+
wpływają
na otwarcie kanału
TRPM5
TRPM
5
TRPM5 – kanał dla jonów jednowartościowych aktywowany
ptrzez Ca
2+
i IP3
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY; Vol. 277,: 1–4, 2002
Substancja
słodząca
„Słodkość”
Sacharoza
1,0
Glukoza
0,5-0,7
Inulina
0,1
Sorbitol
0,5-0,6
Ksylitol
1,0
Fruktoza
12,2
Acesulfam-K
130-200
Laktitol
0,4
Sacharyna
300-500
Aspartam
200
Subst. słodząca
Próg
wyczuwalności
Acesulfam-K
0,234 g/L
Sacharyna
0,055 g/L
Słodkie białka
T1R
2
T1R
3
„Słodkie”
białko
FEBS Letters (2002); 256:1-4
Wiązanie słodkich ligandów do T1R3/T1R2 –
zmiana konformacji receptora
Białko
Cukier
J. Med. Chem.,
48 (17), 5520
-5529, 2005
T2R
GTP
GDP
PDE
5’-AMP
Gustducy
na
(Białko G)
Smak gorzki (receptor T2R/TRB): szlak α-Gustducyna-
PDE-cAMP
(hipoteza starsza – mało prawdopodobna)
Ca
2+
=> uwolnienie pęcherzyków z
neurotransmiterem
cAMP
Ca
2+
cAMP
cAMP
Kanał jonowy blokowany przez
cAMP
α-Gustducyna
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY; Vol. 277,: 1–4, 2002
Smak gorzki (receptory T2R/TRB):
szlak βγ-gustducyna-PLC-IP3/DAG
(hipoteza nowa)
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY; Vol. 277,: 1–4, 2002
T2R
GTP
GDP
Gustducy
na
(Białko G)
βγ-Gustducyna
PLCβ
2
IP3 + DAG
PIP2
Ca
2+
ER
IP3
Ca
2+
=>
uwolnienie
pęcherzyków z
neurotransmite
rem
Receptor IP3
typu III (IP3R3)
Immunocytochemia: kolokalizacja IP3R3 z gustducyną
i PLCβ2
BMC Neuroscience (2001) 2:6
http://www.biomedcentral.com/1471-2202/2/6
T1R2 i T1R3
kolokalizują w
komórkach
odp. za smak
słodki
T1R1 i
gustducyna
nie
kolokalizują
T1R1 i T1R3
kolokalizują w
komórkach odp.
za smak słodki
Nature Neuroscience 4, 492 - 498 (2001)
UMAMI – „smak
aminokwasów”
UMAMI:
• bezpośrednio wykrywany jest kwas glutaminowy
• glutaminian sodu (E621) [„wzmacniacz
smaku”]– przyprawa (wyst. np. w magi); sól
kwasu glutaminowego
• Mechanizm detekcji jest taki sam jak smaku
słodkiego
• pobudzane receptory:
1. T1R1/T1R3
2. mGluR4 (ang. metabotropic glutamate receptor
4)
% populacji
gęstość brodawek x cm
-2
„Supersmako
wcy”
25 (częściej
kobiety)
165
Norma
50
127
Brak smaku
25
117
Yackinous & Guinard, Appetite (2000) 38, 201-
209
http://www.cf.ac.uk/biosi/staff/jacob/teaching/sensory/taste.html
Organizmy makrosmatyczne – zmysł węchu bardzo
dobrze rozwinięty np.:
• pies - powierzchnia nabłonka węchowego: 130 cm
2
•
pies - ilość komórek węchowych: ok. 220 milionów
(owczarek niemiecki); 125 milionów (jamnik)
Organizmy mikrosmatyczne – zmysł węchu słabo
rozwinięty np.:
• człowiek – powierzchnia nabłonka węchowego: 3-5
cm
2
•
człowiek – ilość komórek węchowych: ok. 5 milionów
WĘCH
Neuron
węchowy
receptoro
wy
Pręcik
węchowy
(rozszerzeni
e dendrytu)
Komórk
a
podporo
wa
Dojrzewając
a komórka
receptorow
a
Komórk
a
bazalna
Rzęski na
pręcikach
węchowyc
h
Śluz (wytw.
przez gruczoły
Bowmana)
Aksony komórek receptorowych
Rzęski węchowe u bataliona
(ptak)
http://www.lab.anhb.uwa.edu.au/mb140/CorePages/Respiratory/respir.htm
Funkcje OBP (Odorant binding
proteins)*:
• wiązanie cząsteczek
zapachowych
• deaktywacja cząsteczek
zapachowych
• przenoszenie cząsteczek
zapachowych przez warstwę śluzu
Białka zewnątrzkomórkowe
wiążące substancje zapachowe
*
Biochemistry 2002, 41, 7241-7252
Kom.
mitralne
Jama
nosowa
Kom.
Receptoro
we
Kość
sitowa
Kłębuszki
węchowe
AKTYWACJA
:
Receptor/ligand
=> G
olf
=>
cyklaza
adenylowa =>
cAMP =>
otwarcie kanału
dla kationów =>
depolaryzacja
HAMOWANIE
:
Ca
2+
=> CaM
=> obniżenie
powinowactwa
do cAMP =>
degradacja
cAMP (przez
PDE)
Nature Neuroscience 7, 689 - 690 (2004)
Kalmodulina związana jest do domen N-terminalnych
podjednostek
CZUCIE TEMPERATURY
Kanały dla kationów, rodzina białek
TRP
(transient receptor
potential):
1. TRPV1 – aktywacja 43
o
C i
kapsaicyna (papryka chili)
2. TRPV2 – aktywacja 53
o
C
3. TRPV3 – aktywacja 33
o
C
4. TRPM8 – aktywacja 25
o
C i mentol
5. TRPA1 – aktywacja 17
o
C
Papryka chili
(zawiera
kapsaicynę)