Новости

Генетики: один и тот же ген позволяет нам чувствовать кислый вкус и сохранять равновесие

Научная группа во главе с Эмили Лиман (Emily Liman) из Университета Южной Калифорнии исследовала совершенно новый класс ионных каналов в клетке и семейство генов, отвечающих за их функционирование. Разнообразие функций этого биологического механизма поражает воображение: он позволяет нам и чувствовать кислый вкус, и сохранять равновесие при движении. При этом многие из его функций всё ещё неизвестны.
Напомним, что ионными каналами называются белки, которые позволяют ионам проникать сквозь клеточные мембраны. Эти белки специализированы по типу частиц, которые они пропускают в клетки. Например, все наши нервные процессы происходят благодаря ионам калия и натрия.
Многоклеточные организмы не могут похвастаться обилием каналов, отвечающих за простейших из ионов – протон, он же ядро атома водорода. Ещё относительно недавно такие каналы вообще не были известны.

Восемь лет назад Лиман с коллегами предположила, что в рецепторах кислого вкуса присутствует протонный канал. Это выглядело логично, учитывая, что знаменитый показатель кислотности pH – это и есть мера активности ионов водорода. Исследователям удалось доказать, что такой канал существует, используя биофизические методы. Но какова его структура? Какими генами он кодируется? Встречается ли он ещё в каких-нибудь клетках, кроме вкусовых рецепторов? Если да, какие функции он выполняет в этих клетках? На все эти вопросы ответов не было.
Специалисты использовали секвенирование РНК, чтобы выяснить, какие гены работают (экспрессируются, как говорят специалисты) именно в рецепторах кислого вкуса. Затем один из авторов исследования Юй-Сян Ту (Yu-Hsiang Tu), также из Университета Южной Калифорнии, проверял одного "кандидата" за другим. Он заставлял ген работать в клетке, в которой заведомо не было протонных каналов, и проверял, не появится ли в результате "транспортирующий" протоны белок.
Пришлось проверить более тридцати генов. На эту кропотливую работу ушло много времени. Наконец исследователям улыбнулась удача: они идентифицировали ген Otop1, кодирующий один из белков семейства отопетринов (otopetrin family).

"Когда Юй-Сян позвонил мне в лабораторию и показал мне данные отопетрина, я не могла поверить, что мы наконец его нашли, – признаётся Лиман. – Мы искали столько лет".

Этот ген был известен биологам совсем по другой причине. Давно уже было установлено, что изменения в Otop1 нарушают у подопытных мышей работу вестибулярного аппарата. Животное-мутант не может сохранять равновесие. Но каким именно образом мутация приводит к таким последствиям, оставалось непонятным.
Как теперь полагают авторы, ген протонного канала необходим для установления правильного pH, при котором формируются крошечные кристаллы карбоната кальция во внутреннем ухе (отолитов). Эти крупинки давят на чувствительную мембрану, помогая нам различать верх и низ, чувствовать ускорение и так далее.

Otop1 имеет "родственников" – гены Otop2 и Otop3. Как выяснили исследователи, все они кодируют протонные каналы. При этом названные гены присутствуют уже у дрозофил, то есть они очень древние (унаследованные от общего предка человека и насекомых). Интересно, что "дружная семейка" экспрессируется в богатом наборе органов, в том числе в глазах и репродуктивной системе. По-видимому, функции протонных каналов разнообразны, и досконально изучить их – дело будущего.
К слову, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) неоднократно писали об ионных каналах и связанных с ними исследованиях. Например, мы рассказывали об универсальном контрацептиве без побочных эффектов, гене, отвечающем за священные войны между теми, кому душно, и теми, кому дует, и даже о дистанционном управлении мозгом червя.
Читайте также
Если бы парни заполучили машину времени: подборка научных мемов
Если бы парни заполучили машину времени: подборка научных мемов
Подборка новых и вечных научных мемов
Как человек отключает естественный отбор?
Как человек отключает естественный отбор?
Обратная сторона современной гуманистической медицины — порча генофонда
История шестиногого монстра, созданного для армии США
История шестиногого монстра, созданного для армии США
Вооруженные силы США потратили миллионы долларов на разработку гигантских шестиногих шагающих грузовиков в 1980-х годах.