Трансдукция вкусового сигнала

В 2000г было идентифицировано семейство генов кодирующих так называемые T2R/TRB-penenTopbi (Adler et al, 2000), специфически экспрессирующиеся во вкусовых клетках, и, по-всей видимости, функционирующие как вкусовые рецепторы (Lindemann, 2001). Со структурной точки зрения, T2R/TRB рецепторы лишь отдаленно связаны с другими GPCR, такими как VIR (рецепторы на феромоны), и даже внутри семейства степень гомологии составляет 30-70%. Эти рецепторы имеют высококонсервативные области в цитоплазматических петлях и прилежащих к ним трансмембранных сегментах (предположительно они выполняют функцию взаимодействия с G-белками) и сильно дивергирующие экстраклеточные области (потенциальные сайты связывания с лигандами) (Gilbertson, et al., 2000). У крыс и мышей T2R/TRB рецепторы экспессируются в 15 - 20% вкусовых рецепторных клеток желобоватых и листовидных сосочков и в очень малом количестве вкусовых рецепторных клеток грибовидных сосочков (Margolskee, 2002). Основываясь на данных in situ гибридизации, показано, что T2R/TRB рецепторы экспрессируются в определенных типах вкусовых рецепторных клеток (Adler et al., 2000). В частности, T2R/TRB рецепторы экспрессируются в клетках экспрессирующих гастдуцин (Gilbertson, et al., 2000; Margolskee, 2002). В биохимических экспериментах было показано, что T2R5 - рецептор, распознающий горькое вещество циклогексимид, селективно активирует гастдуцин, но не другие G-белки, экспрессируемые во вкусовых клетках (Chandrachekar et al., 2000). Это дает основание думать, что именно гастдуцин связывает T2R5 и возможно другие рецепторы к горьким веществам с эффекторными ферментами. Было также показано, что горькие вещества стимулируют синтез 1Р3 и что этот ответ блокируется антителами к Ру-субъединицам гастдуцина и к РЬСРг в. то время как контрольные антитела и антитела к а-гастдуцину были неэффективны (Rossler et al., 2000). Это говорит о том, что после рецептор-стимулируемой диссоциации гастдуцина именно ру-комплекс активирует PLCp2, запуская тем самым образование 1Р3 и диацилглицерола (DAG).

Методами биоинформатики в геноме мыши был найден новый рецептор, T1R3, который был идентифицирован как продукт гена из локуса sac на четвертой хромосоме мыши (Max et al., 2001). Поскольку мутации в этом гене ведут к потере чувствительности к сахарину и не затрагивают чувствительность к веществам других вкусовых модальностей, было предположено, что T1R3 - сладко-чувствующий рецептор. Он имеет гомологию порядка 30% с T1R1 и T1R2, GPCR, идентифицированными ранее (Hoon et al., 1999), которые структурно составляют еще одно семейство вкусовых рецепторов (T1R1, T1R2 и Т1Ю). Интересно отметить, что методом двойной in situ гибридизации было показано, что T1R1 и T1R2 эксперессируются в разных вкусовых клетках, но некоторые вкусовые клетки экспрессируют комбинации T1R1 и T1R3 или T1R2 и T1R3 (Hoon et al., 1999; Nelson et al, 2001). Ha основании этих данных было сделано предположение, что функциональный рецептор, скорее всего, является гетеродимером (T1R1/T1R3 и T1R2/T1R3), что нашло подтверждение в следующих экспериментах. Оказалось, что при экспрессии комбинации T1R2 + T1R3 в клетках НЕК-293 (которые в контроле не реагировали на вкусовые вещества) таковые отвечали на сладкие вещества (Nelson et al., 2001). При экспрессии комбинации T1R1 + T1R3 индуцировалась чувствительность к аминокислотам (Nelson et al., 2001). Это дает основание полагать, что гетеродимер T1R2/T1R3 является сладко-чувствующим рецептором, а T1R2/T1R3 - функционирует как рецептор аминокислот.

Вкус умами вызывается L-глутаматом в миллимолярных концентрациях (Lindemann, 2001). Во многих тканях глутамат идентифицирован как возбуждающий нейротрансмиттер, где в микромолярных концентрациях он активирует ионотропные и метаботропные (т.е. G-белок сопряжённые) рецепторы (Brown and Dale, 2002). Классические глутаматные рецепторы также найдены во вкусовых клетках (Chaudhari et al., 1996; Lin and Kinnamon, 1999), но они вряд ли обеспечивают рецепцию глутамата как вкусового вещества, поскольку афинность этих рецепторов к глутамату характеризуется микромолярными константами диссоциации. Недавно был идентифицирован подтип метаботропного рецептора (mGlu4t (truncated)), специфически экспрессируемый во вкусовых клетках (Chaudhari et al., 2000). Его особенность в том, что по сравнению с классическим mGlu4-рецептором у него не хватает 130 аминокислот на N-конце (расположен экстраклеточно и несет сайт связывания глутамата), что сдвигает афинность mGlu4t рецептора в область миллимолярных концентраций (Chaudhari et al., 2000). Это обстоятельство, а также апикальная локализация mGlu4t, дают основание считать, что данная изоформа метаботропного рецептора, специфическая для вкусовых клеток, обеспечивает детекцию глутамата в пище (Chaudhari et al., 2000).