Cell亮点 | 发现酸味受体及其神经通路——“酸甜苦咸鲜”的味觉拼图终于完成

我们有五种主要味觉：“酸甜苦咸鲜”。这些味觉的受体在舌头味蕾 （taste buds）中的味觉受体细胞（taste receptor cell）中表达。哥伦比亚大学的Charles Zuker实验室在过去近二十年中相继发现了在小鼠味觉受体细胞中的苦味、甜味、鲜味和咸味受体，而只有酸味受体没有定论。然而，酸味是如何从外周（舌头）传入中枢神经，从而产生酸的味觉也不清楚。2019年9月19日，Charles Zuker团队（共同一作为Jin Zhang和Hao Jin博士）在Cell杂志上发表了关于酸味受体及其神经通路的研究长文，题为Sour Sensing from the Tongue to the Brain，进一步完善了我们对主要味觉（特别是酸味）感知的研究。 以小鼠为模型，这篇文章详细报道了：（1） OTOP1 质子通道是酸的味觉受体。2018年，南加州大学的Emily Liman实验室在293细胞和非洲爪蟾卵母细胞里表达Otopetrin 蛋白，发现了Otopetrin 家族成员的质子通道功能。Zuker实验室这篇Cell文章通过动物体内研究证实了OTOP1为酸的味觉受体：他们用CRISPR技术敲除了Otop1基因，发现小鼠的酸味味觉受体细胞不再对酸发生反应；而在甜味的味觉受体细胞中表达Otop1基因，使这些甜味细胞开始也对酸味起反应。（2） 通过单细胞测序味觉传导的下一站–膝状神经节细胞，他们发现了传导五种主要味觉的神经元分别表达不同的基因标记。其中，传导酸味的神经元特异表达Penk基因。（3） 当味觉传导到脑干中的孤束核，表达Pdyn基因的神经元对酸起反应。在小鼠喝水时，光刺激这些Pdyn标记的神经元，小鼠在行为实验中表现为喝到酸味剂。（4）文章最后阐述了动物先天对酸味的厌恶来自于味觉（taste）和体感（somatosensory）两条通路。如果同时消除味觉（敲除Otop1基因）和体感（通过RTX毒素去除三叉神经节中表达Trpv1的神经元）两条通路，则小鼠很大程度上消除了对酸味的厌恶。这篇文章系统地阐述了酸味从受体识别到神经信号传导及其引起的动物行为，在味觉研究中有着重要意义。首先，文章为主要味觉受体的最后一块拼图（酸味受体）提供了明确的体内证据。并且，文章也为味觉传导依照labeled-line模型提供了明确支持。作者们在膝状神经节中发现了对每种主要味觉反应的神经群。通过不同的钙成像手段（single neuron calcium imaging 和fiber photometry），他们在膝状神经节和脑干中的孤束核中分别记录到被标记的神经群能特异的对酸味起反应。另外，文章最后还探讨了酸味引起先天性的厌恶行为，来源于味觉（taste）和体感（somatosensory）两条通路的共同作用。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.08.031
（责任编辑：tqh）