Une découverte surprenante lie le goût aigre à la capacité de l'oreille interne à ressentir l'équilibre

Les scientifiques de l'USC Dornsife recherchent des canaux ioniques dans les cellules gustatives qui répondent aux saveurs aigres

Des scientifiques de l'USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences ont découvert une toute nouvelle classe de canaux ioniques. Ces canaux permettent aux protons (ions H +) dans les cellules, sont importants dans l'oreille interne pour l'équilibre et sont présents dans les cellules gustatives qui répondent aux saveurs aigres.

Les résultats ont été publiés le 25 janvier dans Science .

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<p class= Goût des cellules à l'arrière de la langue, étudié par les chercheurs de l'USC Dornsife Les cellules de couleur rouge détectent le goût acide et le vert cellules colorées détectent amer, doux ou umami. (Image / Yu-Hsiang Tu et Emily Liman)

Les protons contrôlent si une solution est acide ou basique. Ils fixent le pH, le chiffre exprimant l'acidité ou l'alcalinité d'une solution. Sans surprise, les protons ne traversent pas les membranes cellulaires – ils doivent être transportés à travers la membrane à travers des protéines spéciales comme les canaux ioniques.

Bien qu'un gène codant pour un canal ionique qui laisse des protons quitter les cellules a été identifié, qu'un gène ou plusieurs gènes étaient nécessaires pour former un canal ionique qui laisse les protons dans les cellules était inconnu. La recherche sur le goût acide a permis d'identifier la famille de gènes de l'otopétrine comme étant des canaux ioniques conducteurs de protons codant

.

Cette famille de gènes a été identifiée à l'origine comme importante pour l'équilibre: les souris avec des mutations dans l'otopétrine 1 (Otop1) sont appelées inclinées (tlt) parce qu'elles ne peuvent pas se redresser elles-mêmes. La fonction de la protéine codée et pourquoi les mutations dans le gène provoquent un défaut vestibulaire sont inconnues. Mais en étudiant la perception gustative, un groupe dirigé par Emily Liman professeur de sciences biologiques à USC Dornsife, a découvert qu'Otop1 code un canal à protons, fournissant des indications sur la façon dont l'otopétrine contribue à la fonction et à l'équilibre de l'oreille interne. ]

Faire face à l'inconnu

Parce que le goût aigre est la perception des substances acides, qui ont une forte concentration de protons, Liman a prédit que les cellules gustatives acides ont un canal ionique qui répond ou transporte des protons. En effet, il y a huit ans, son laboratoire a utilisé des approches biophysiques pour montrer que les protons pénètrent dans les cellules gustatives à travers un canal de protons spécialisé dans la membrane cellulaire. Le gène codant pour ce canal et les propriétés structurales du canal à protons étaient inconnus.

Le laboratoire de Liman a utilisé une technique de génétique moléculaire appelée RNAseq pour identifier les gènes spécifiquement exprimés dans les cellules gustatives aigres et non les autres types de cellules gustatives. L'étudiant diplômé Yu-Hsiang Tu a ensuite testé les gènes candidats un par un jusqu'à ce qu'il en trouve un qui produisait une protéine conductrice de protons lorsqu'il était introduit dans des cellules qui n'avaient pas de canaux conducteurs de protons.

Après que Yu-Hsiang ait testé plus de trois douzaines de candidats, Liman avait tout abandonné.

"Quand Yu-Hsiang m'a appelé au laboratoire et m'a montré les données de l'otopétrine, je ne pouvais pas croire que nous l'avions finalement trouvé", a déclaré Liman. "Nous avions cherché pendant tant d'années."

En plus de Otop1, il existe deux autres gènes apparentés chez les vertébrés (Otop2 et Otop3), et cette famille de gènes est représentée chez la drosophile Drosophila melanogaster.

Les Otopétrines sont structurellement différentes de tous les autres canaux ioniques, et toutes les otopétrines forment des canaux protoniques, ce qui suggère que ces canaux conducteurs de protons sont conservés de façon évolutive. Chacune des otopétrines a une distribution distincte dans de nombreux tissus, y compris la langue, l'oreille, les yeux, les nerfs, les organes reproducteurs et le tube digestif.

Dans le système vestibulaire, Otop1 est nécessaire pour la formation et la fonction des structures appelées otoconia, qui sont des cristaux de carbonate de calcium qui détectent la gravité et l'accélération. Les chercheurs ont spéculé que les otopétrines maintiennent le pH approprié pour la formation d'otoconia et que le défaut chez les souris tlt est dû à un dérèglement du pH.

Dans le système gustatif, les otopétrines peuvent être impliquées dans la détection des acides dans le cadre de la perception du goût acide. La fonction de ces canaux protoniques dans d'autres tissus est inconnue.

"Nous n'aurions jamais imaginé dans un million d'années que la molécule que nous recherchions dans les cellules gustatives serait également retrouvée dans le système vestibulaire", a déclaré Liman. "Cela met en évidence le pouvoir de la recherche fondamentale ou fondamentale."

Outre Liman et Tu, les auteurs de l'étude étaient Alexander J. Cooper, Bochuan Teng, Rui B. Chang, Daniel J. Artiga, Heather N. Turner, Eric M. Mulhall, Wenlei Ye et Andrew D. Smith.

La ​​recherche a été financée par les National Institutes of Health des États-Unis, subvention no. 5R01DC013741 attribué à Liman en 2015 pour 2 200 032 $ et accord no. 5R21DC012747 en 2012 pour 622 842 $.

Université de Californie du Sud

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