南加州大學Dornsife文理學院的科學家們近期發現了一種全新的離子通道。這種通道能夠讓質子(H+離子)進入細胞,對內耳感知平衡能力起重要作用,同時也存在於對酸味做出反應的味覺細胞中。該發現刊登在元月25日的《科學》(Science)期刊上。

質子控制溶液的酸鹼性,即pH值。如果需要穿過細胞膜,它們必須經由特殊的蛋白質,如離子通道。

科學家們已經發現了對能讓質子離開細胞的離子通道進行編碼的基因,但形成讓質子進入細胞的離子通道是否需要一個或幾個基因,尚屬未知。不過,在近期對酸味感知的研究中,科學家們發現了耳蝶呤(otopetrin)族基因,並確認該基因能夠編碼傳導質子的離子通道。

耳蝶呤族基因對平衡非常重要,耳蝶呤1(Otop1)基因突變的小鼠被稱為「傾斜的」,因為它無法保持平衡。被編碼的蛋白質的功能和基因突變導致前庭缺陷的原因尚不清楚,但是,南加大生物科學教授裏曼(Emily Liman)領導的對於味覺感知的研究發現,Otop1編碼一個質子通道,這或許可以解釋耳蝶呤1基因為何會影響內耳功能和平衡。

除了Otop1之外,脊椎動物體內還有兩種相關的基因(Otop2 和Otop3)。耳蝶呤在結構上與其它的離子通道都不同,而所有的耳蝶呤都能夠形成質子通道,表明這些質子傳導通道在進化上是保守的。每一種耳蝶呤在很多組織中都有獨特的分佈,包括舌頭、耳朵、眼睛、神經、生殖器官和消化道。

在前庭系統中,Otop1對於耳石的形成和功能必不可少。耳石是一種碳酸鈣晶體,能夠感知重力和加速度。研究人員推測,耳蝶呤能夠使pH值維持在適合形成耳石的數值,而在研究中的小鼠無法保持平衡,是因為pH值的調節出現了異常。

在味覺系統中,耳蝶呤參與了感知酸味的過程。這些質子通道在其它組織中的功能尚不明確。

裏曼表示:「我們從未預料到,我們在味覺細胞中尋找的分子也存在於前庭系統中。這表明了基礎研究的重要性。」◇