เมนูนำทาง
หน่วยรับรส
หน่วยรับรสขม หวาน และอุมะมิเป็น G protein-coupled receptor (GPCR) ที่มีโดเมนข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ 7 โดเมนเมื่อลิแกนด์จับกับหน่วยรับรส ก็จะเกิดลำดับการทำงานโดยอาศัยจีโปรตีนและโมเลกุลส่งสัญญาณที่สอง เพื่อทำให้เซลล์ลดขั้วหน่วยรับรสขม TAS2R สัมพันธ์กับจีโปรตีน gustducinซึ่งเป็น homologue ของ transducin ที่เป็นจีโปรตีนเกี่ยวกับการเห็น[8]อย่างไรก็ดี บทบาทของ gustducin เทียบกับจีโปรตีนของหน่วยรับรสหวานและหน่วยรับรสอุมะมิก็ยังไม่ชัดเจน[9]
อนึ่ง หน่วยรับรสแบบ GPCR เช่นนี้ จะมีลำดับการทำงานเหมือนกัน คือ จะเริ่มการทำงานของ isoform ของ phospholipase C คือ PLCβ2 ซึ่งทำให้ inositol triphosphate (IP3) เข้มข้นขึ้น ทำให้หน่วยเก็บในเซลล์ปล่อย Ca2+ แล้วเปิดช่อง TRPM5 (calcium-activated non-selective cation channel) ซึ่งทำให้เซลล์ลดขั้วอาศัยไอออน Na+ ที่ไหลเข้าช่อง แล้วนำไปสู่การหลั่งสารสื่อประสาทที่ฐานของเซลล์ในที่สุด[10][9]
TRPM5 เป็นช่องแคตไอออนแบบไม่เลือกที่เปิดปิดโดยแคลเซียม (calcium-activated non-selective cation channel) ที่ทำให้เซลล์ลดขั้วเมื่อระดับแคลเซียมในเซลล์สูงขึ้น มันเป็นตัวอำนวยการส่งสัญญาณในเซลล์รับความรู้สึกจากสารเคมีช่องจะเริ่มทำงานอาศัยการเพิ่มระดับแคลเซียมภายในเซลล์ โดยช่องจะปล่อยให้แคตไอออนเวเลนซ์เดี่ยว เช่น K+ และ Na+ ให้ไหลผ่านTRPM5 เป็นองค์ประกอบสำคัญในการถ่ายโอนรสเป็นกระแสประสาทในรสขม หวาน และอุมะมิ เนื่องจากการมีระดับแคลเซียมในเซลล์ที่สูงขึ้นมันยังคาดว่า มีบทบาทในการส่งข้อมูลรสไขมัน[11][12]การเปิดช่องอาศัยแคลเซียมของ TRPM5 จะทำให้เกิดศักย์การลดขั้วซึ่งนำไปสู่การสร้างศักยะงาน[13]
หน่วยรับรสแบบโปรตีนคู่ (heterodimer) คือ TAS1R1/TAS1R3 จะทำงานเป็นหน่วยรับรสอุมะมิ โดยตอบสนองต่อ L-amino acid โดยเฉพาะ L-glutamate[4]รสอุมะมิบ่อยครั้งสัมพันธ์กับสารเติมแต่งอาหารโมโนโซเดียมกลูตาเมต (ผงชูรส) และสามารถเพิ่มรสด้วยการจับกับโมเลกุล inosine monophosphate (IMP) และ guanosine monophosphate (GMP)[14][15]เซลล์ที่แสดงออกยีน TAS1R1/TAS1R3 โดยมากพบในปุ่มรูปเห็ดตรงปลายและขอบของลิ้น และที่เซลล์รับรสบนเพดานปาก[4]เป็นเซลล์ที่มีไซแนปส์กับเส้นประสาทคือ chorda tympani เพื่อส่งสัญญาณไปยังสมอง แม้ก็พบการส่งสัญญาณผ่านเส้นประสาทลิ้นคอหอยด้วย[14][16]
หน่วยรับรสแบบโปรตีนคู่ (heterodimer) คือ TAS1R2/TAS1R3 จะทำงานเป็นหน่วยรับรสหวานโดยจับกับน้ำตาลและน้ำตาลเทียมหลายรูปแบบ[4][17]เซลล์รับรสที่แสดงออกยีน TAS1R2/TAS1R3 จะพบที่ปุ่มเซอร์คัมแวลเลตและปุ่มรูปใบไม้ของลิ้นด้านหลัง และที่เซลล์รับรสบนเพดานปาก[4]เซลล์เหล่านี้มีไซแนปส์ที่เส้นประสาท chorda tympani และเส้นประสาทลิ้นคอหอย เพื่อส่งสัญญาณไปยังสมอง[7][16]หน่วยรับรสแบบ homodimer คือ TAS1R3 ยังทำงานเป็นหน่วยรับรสหวานได้คล้ายกับ TAS1R2/TAS1R3 แต่จะไวน้อยกว่าและรับรู้น้ำตาลธรรมชาติได้ดีกว่าน้ำตาลเทียมซึ่งอาจอธิบายว่า ทำไมน้ำตาลธรรมชาติและน้ำตาลเทียมจึงมีรสต่างกัน[18]
โปรตีน TAS2R ทำหน้าที่เป็นหน่วยรับรสขม[19]มนุษย์มียีนกลุ่ม TAS2R 43 ชนิด แต่ละชนิด (โดยยกเว้นยีนเทียม 5 ชนิด) ไม่มี intron และเข้ารหัสโปรตีน GPCR[7] โปรตีนเหล่านี้ ซึ่งต่างจากโปรตีนกลุ่ม TAS1R จะมีโดเมนนอกเซลล์สั้น ๆ และอยู่ที่ปุ่มเซอร์คัมแวลเลต ที่ปุ่มรูปใบไม้ ที่เพดานปาก และที่ฝากล่องเสียง แต่มีการแสดงออกที่ปุ่มรูปเห็ดน้อย[5][7] แม้จะแน่นอนว่า มีการแสดงออกของยีน TAS2R หลายชนิดในเซลล์รับรสหนึ่ง ๆ แต่ก็ยังเป็นเรื่องไม่ยุติว่า สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถแยกแยะระหว่างรสขมของลิแกนด์ต่าง ๆ ได้หรือไม่[5]
อนึ่ง หน่วยรับรสขมหนึ่ง ๆ จะต้องรับลิแกนด์หลายชนิด เพราะมีสารประกอบรสขมมากกว่าจำนวนยีน TAS2R[7]มีสารประกอบรสขม 670 อย่างที่ได้ระบุแล้วในฐานข้อมูล BitterDB โดยมีกว่า 200 ชนิดที่ได้เจาะจงหน่วยรับกลิ่นหนึ่งชนิดหรือมากกว่านั้นที่รับรู้ได้[20]ลิแกนด์รสขมที่สามัญรวมทั้ง cycloheximide, denatonium, PROP (6-n-propyl-2-thiouracil), PTC (phenylthiocarbamide), และ β-glucopyranosides[7]
การถ่ายโอนสัญญาณของสิ่งเร้ารสขม จะเกิดผ่านหน่วยย่อย α ของจีโปรตีนคือ gustducinโดยเฉพาะก็คือหน่วยย่อยของโปรตีน จะเริ่มการทำงานของเอนไซม์ phosphodiesterase ซึ่งลดระดับ cyclic nucleotide (cNMP)และหน่วยย่อย βγ ของ gustducin จะเริ่มการทำงานของ IP3 (inositol triphosphate) และ DAG (diglyceride)โดย IP3 จะทำให้หน่วยเก็บภายในเซลล์ปล่อยไอออนแคลเซียม เช่นที่พบในการถ่ายโอนสัญญาณของรสหวานและรสอุมะมิ[21]
แม้หน่วยรับรส TAS2R ทั้งหมดจะอยู่แต่ในเซลล์ที่มี gustducin แต่การกำจัด gustducin (ผ่านการ knockout) ก็ไม่ได้กำจัดความไวต่อสารประกอบรสขมทั้งหมด ซึ่งแสดงว่า ยังมีกลไกรับรู้รสขมอื่น ๆซึ่งไม่น่าแปลกใจเพราะรสขมโดยทั่วไปเป็นตัวแสดงว่ามีสารพิษ[10] กลไกของการรับรสขมนอกเหนือจาก gustducin ที่เสนออย่างหนึ่งก็คือโดยผ่านปฏิสัมพันธ์ของช่องไอออนกับลิแกนด์รสขมโดยเฉพาะ ๆ เหมือนกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างช่องไอออนกับรสเปรี้ยวและรสเค็ม[7]
โปรตีนจากกลุ่ม TAS2R ที่วิจัยดีที่สุดก็คือ TAS2R38 ซึ่งมีบทบาทในการรับรสขมของทั้ง PROP และ PTCและยังเป็นหน่วยรับรสเดียวที่ภาวะพหุสัณฐานของมันได้แสดงแล้วว่า มีผลต่อการรับรู้รสต่าง ๆ กันงานศึกษาปัจจุบันมุ่งระบุภาวะพหุสัณฐานที่กำหนดฟีโนไทป์ของการรู้รสต่าง ๆ[7]
รสเปรี้ยวจะตรวจจับโดยเซลล์รับรสส่วนน้อยที่กระจายไปทั่วตุ่มรับรสที่ลิ้นซึ่งกำหนดโดยการแสดงออกของยีน PKDและเหมือนกับเกลือ การรู้รสอาจเกิดขึ้นโดยอาศัยช่องไอออน[22]คือแคตไอออน H+ จากกรด เช่น กรดน้ำส้ม จะไหลผ่านช่องไอออนซึ่งน่าจะเป็นแบบ H+-permeant, non-selective cation channel (ช่องแคตไอออนแบบไม่เลือกที่ให้ H+ ซึมเข้าได้) ในตระกูล TRP ซึ่งบางครั้งเรียกว่า PKD (เพราะสัมพันธ์กับช่องไอออนที่กลายพันธุ์ในโรค polycystic kidney disease)[9]รวมทั้งช่อง PKD2L1[23]โดยโปรตอน (H+) ที่เข้ามาจะทำให้เซลล์ลดขั้วโดยตรง และเปิดช่อง Na+ ซึ่งเปิดปิดด้วยศักย์ไฟฟ้าและอยู่ที่ข้างเซลล์ส่วนฐาน โดยมีผลลดขั้วเซลล์เพิ่มขึ้น และเปิดช่อง Ca2+ ซึ่งเปิดปิดด้วยศักย์ไฟฟ้า แล้วในที่สุดทำให้เซลล์หลั่งสารสื่อประสาท[9]
ถึงกระนั้น โปรตีน PKD2L1 โดยตนเองอาจไม่จำเป็นสำหรับการรู้รสเปรี้ยวเพราะมีหลักฐานว่า โปรตอนที่มีอยู่อย่างสมบูรณ์ในสารเปรี้ยว สามารถเข้าไปในเซลล์รับรสเปรี้ยวที่แสดงออกยีน PKD2L1 โดยตรงผ่านช่องไอออนที่ส่วนยอดซึ่งไม่เกี่ยวกับคอมเพล็กซ์โปรตีนคือ PKD2L1/PKD1L3คือการย้ายประจุบวกผ่านช่องไอออนอื่น (ที่ยังกำหนดไม่ได้) เข้าไปในเซลล์รับรสเปรี้ยวก็เพียงพอจุดชนวนการตอบสนองทางไฟฟ้าได้แล้ว[24]
มีการเสนอด้วยว่า กรดอ่อน ๆ เช่น กรดน้ำส้ม ซึ่งไม่ได้แตกตัวที่ค่าพีเอชในร่างกายและละลายในไขมันได้ ก็ยังสามารถเข้าไปในเซลล์รับรสผ่านการแพร่แบบแพสซิฟแล้วก่อให้ตอบสนองทางไฟฟ้าตามกลไกนี้ เมื่อกรดอ่อน ๆ เข้ามาในเซลล์แล้ว ก็จะแตกตัวเพิ่มความเป็นกรดในเซลล์[25]ยับยั้งช่องโพแทสเซียม (ซึ่งปกติมีหน้าที่เพิ่มขั้วเซลล์และทำให้เซลล์ลดขั้วได้ยากขึ้น) แล้วทำให้เซลล์ลดขั้ว[26]สำหรับกรดแบบแรง การรับไฮโดรเจนเข้าโดยตรง และการยับยั้งการทำงานของช่องไอออนที่เพิ่มขั้วเซลล์จะมีผลให้เซลล์รับรสลดขั้ว ปล่อยสารสื่อประสาท และทำให้รู้รสเปรี้ยว[26]
อย่างไรก็ดี ก็ยังไม่มีการระบุโปรตีนที่เป็นตัวถ่ายโอนรสเปรี้ยวให้เป็นกระแสไฟฟ้า และกลไกการถ่ายโอนสัญญาณก็ยังไม่ชัดเจน[27]แต่ก็ปรากฏแล้วว่า มีวิถีการถ่ายโอนสัญญาณหลายวิถี[25]
ความเค็มเป็นรสที่เกิดโดยหลักเนื่องจากมีไอออนโซเดียมแม้ไอออนของโลหะแอลคาไลอื่น ๆ ก็มีรสเค็มเช่นกัน ไอออนที่ทำให้รู้รสเค็มรวมทั้ง Na+, K+, และ Li+[22]ที่อาจตรวจจับได้เมื่อแคตไอออนไหลเข้าเซลล์รับรส เช่นโดยผ่านช่องไอออนแคลเซียมที่ไวต่ออะมิโลไรด์ แล้วทำให้เซลล์ลดขั้วโดยตรง และเปิดช่อง Na+ ซึ่งเปิดปิดด้วยศักย์ไฟฟ้าและอยู่ที่ข้างเซลล์ส่วนฐาน โดยมีผลลดขั้วเซลล์เพิ่มขึ้น และเปิดช่อง Ca2+ ซึ่งเปิดปิดด้วยศักย์ไฟฟ้า แล้วในที่สุดทำให้เซลล์หลั่งสารสื่อประสาท[9]
ช่องโซเดียมที่ว่านี้เรียกว่าช่องโซเดียมที่เนื้อเยื่อบุผิว (epithelial sodium channel, ENaC) ซึ่งมีหน่วยย่อย ๆ 3 หน่วยในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายอย่างโดยเฉพาะหนู ENaC สามารถระงับการทำงานได้ด้วยยาอะมิโลไรด์แต่ความไวของการรู้รสเค็มเนื่องกับยาอะมิโลไรด์ในมนุษย์จะชัดเจนน้อยกว่า จึงทำให้คาดว่า อาจมีโปรตีนหน่วยรับรสอื่น ๆ อีกนอกเหนือจาก ENaC ที่ยังค้นไม่พบเช่น Na+ อาจสามารถแพร่เข้าช่อง Na+ อาศัยความต่างทางเคมีไฟฟ้าของภายในและภายนอกเซลล์[28]
นักวิจัยได้พบว่า มีการรู้รสน้ำอัดลม/น้ำโซดาที่เริ่มจากเอนไซม์ที่สัมพันธ์กับหน่วยรับรสเปรี้ยว คือเอนไซม์ carbonic anhydrase 4 ซึ่งมีปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำ แล้วเริ่มการทำงานของเซลล์รับรสเปรี้ยวในตุ่มรับรส มีผลให้เซลล์ส่งกระแสประสาทไปยังสมอง[29][25]
มีการระบุหน่วยรับรสไขมันที่เป็นไปได้อย่างหนึ่ง คือ CD36[30]ซึ่งอยู่ในตุ่มรับรสที่ปุ่มเซอร์คัมแวลเลตและปุ่มรูปใบไม้[31]และงานวิจัยได้แสดงว่า CD36 จะจับกับกรดไขมันแบบลูกโซ่ยาว[32]ความแตกต่างของการแสดงออก CD36 ในผู้ร่วมการทดลองที่เป็นมนุษย์ สัมพันธ์กับสมรรถภาพในการรู้รสไขมัน[33]ซึ่งให้หลักฐานสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยรับรสกับการรู้รสไขมันงานวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับหน่วยรับรส CD36 อีก จะช่วยแสดงว่ามีหน่วยรับรสไขมันจริง ๆ หรือไม่
โปรตีน GPR120 และ GPR40 ได้แสดงว่า ตอบสนองต่อไขมันในปาก[34]และการไม่มีพวกมัน ทำให้ชอบใจไขมันลดลง และมีการตอบสนองทางประสาทลดลงต่อกรดไขมันในปาก[35]
มีการแสดงว่า หน่วยรับ TRPM5 มีบทบาทในการตอบสนองต่อไขมันในปาก และได้ระบุว่าอาจเป็นหน่วยรับไขมัน แต่หลักฐานต่อ ๆ มาได้แสดงว่า มันมีบทบาทต่อการรับรู้ไขมันในลำดับการทำงานหลัง ๆ (downstream)[36][37]
เมนูนำทาง
หน่วยรับรสใกล้เคียง
แหล่งที่มา
WikiPedia: หน่วยรับรส