酸是夏天的味道，一种让人想起柠檬水摊和葡萄熟番茄的味道。在五种基本口味中，苦、甜、咸、鲜可以说是最微妙的。少量的时候，它会给原本平淡无奇的菜肴增添一种关键的味道。当浓度较高时，就会产生不适甚至疼痛。
但是是什么引起了酸味的感觉，为什么我们这么喜欢酸味呢?南加州大学的科学家们可能已经解开了第一个谜团:动物是如何感知酸味的。
酸味的水果和蔬菜的酸含量很高，包括柠檬的柠檬酸、葡萄的酒石酸和醋等发酵食品中的醋酸。自从pH计问世以来，人们已经认识到，这些食物中的低pH值和高浓度的H+离子会让人产生酸味。但是，舌头上的pH值是如何被感知的，特别是构成pH传感器的分子是什么，目前还不清楚。
由美国南加州大学多恩西夫文理学院(USC Dornsife College of Letters, Arts and sciences)生物科学教授艾米丽·李曼(Emily Liman)领导的一个小组在《当代生物学》(Current Biology)杂志上报道，舌头上pH值的传感器是otopetrin 1基因(Otop1)。Otop1是一种叫做离子通道的分子，它允许带电离子穿过细胞膜。在Otop1的情况下，细胞膜上携带的带电离子是H+，它被酸释放到口腔中。
去年，李曼的研究小组在《科学》杂志上发表了一项关于酸味传感器的研究。在那项研究中，他们利用基因组学的进步使高通量测序方法成为可能，确定了大约40个以前未被鉴定的基因，这些基因可以编码酸性传感器。通过研究每个基因的功能，他们把名单缩减到Otop1，因为它是唯一的候选基因，当它被引入非味觉细胞时，赋予它们对酸作出反应的能力。
尽管南加州大学的科学家们已经确定OTOP1(由OTOP1基因编码的蛋白质)形成了一个质子通道，但他们没有证明，在一个完整的动物身上，酸味反应需要OTOP1。
一项新的研究确定了人类如何品尝酸味
当摄入的化学物质与舌头和上颚的特殊细胞相互作用时，就会产生味觉。这些细胞被称为味觉感受器细胞，存在于味蕾中，味蕾集中在舌头的后部、两侧、前部和口腔顶部。不同的味觉感受器细胞对五种基本味觉的每一种都有反应，它们将神经递质释放到味觉神经上，味觉神经向大脑发送信号。这使得神经系统能够确定摄入的化学物质是苦的、甜的、鲜味的、酸的、咸的还是五种物质的混合。
这项新研究延续了之前的发现，即OTOP1赋予细胞检测低ph值的能力。南加州大学研究生屠呦呦(Yu-Hsiang Tu)利用基因编辑技术，培育了一种OTOP1基因失活的小鼠，以测试OTOP1蛋白是否需要对酸性化学物质或酸作出反应。当酸味感受器细胞暴露在酸中时，由于细胞膜上H+离子的运动，它们会产生电信号或电流，从而做出反应。
找到酸味传感器的分子基础让我们离理解不同的动物和个体如何感知世界又近了一步。
艾米丽河口
他的研究生同事滕伯川(Bochuan Teng)表示，来自无功能OTOP1小鼠的酸味受体细胞没有检测到代表H+进入细胞的电流。突变小鼠的酸味受体细胞在酸性环境下也没有降低细胞内的pH值，如果H+离子进入细胞就会发生这种情况。最后，来自突变小鼠的酸味受体细胞没有产生动作电位——另一种电信号——这是激活味觉神经和向大脑发出信号以应对某些酸性溶液所必需的。
虽然之前的实验是用分离的味觉感受器细胞进行的，但研究人员还通过测量进入小鼠口中的酸味溶液对味觉神经的反应，研究了OTOP1对小鼠的重要性。在这些实验中，他们与领先的味觉研究员Sue Kinnamon和科罗拉多大学医学院的研究生Courtney Wilson合作。正如预期的那样，这些神经的活动在患有非功能性OTOP1的老鼠身上被严重削弱，这表明老鼠感知酸性溶液的能力——也就是酸味的能力——受到了损害。
“我们的研究结果表明OTOP1是一种真正的酸味受体，”李曼说。“这是关于一种蛋白质的第一个明确证据，这种蛋白质对于酸味受体细胞对酸作出反应，刺激神经，使其能够感知酸味，是必要的，也是充分的。”
理解味觉分子的可能性
令人惊讶的是，科学家们发现，带有非功能性Otop1基因的老鼠对酸味刺激仍能产生轻微的反应;酸味受体细胞仍然产生一些动作电位，味觉神经对非常酸性的刺激产生很小的反应。他们假设另一种与OTOP1无关的信号机制也会导致酸味。他们还对老鼠的行为进行了测试，发现带有非功能性Otop1基因的老鼠仍然对酸性刺激反感。
“对摄入的酸性刺激的行为反应是复杂的。你有味觉感受器细胞可以检测酸，但你也有对低pH值做出反应的疼痛系统，”李曼说。“找到酸味传感器的分子基础，让我们离理解不同动物和个体如何感知世界又近了一步。”
对味觉分子的鉴定开辟了广泛应用的可能性。这些信息可能会导致对食物偏好和味道感知的个体差异的理解，指导营养科学，并导致害虫控制的新方法。专业的调味师和化学家可以利用这些信息来控制味道，使食物甚至药物更美味，同时使含有有毒化学物质的家庭产品不那么美味。
李曼是这项研究的主要作者，南加州大学多恩西夫学院的滕和图是共同作者;科罗拉多大学医学院的威尔逊和金纳蒙;以及哈佛医学院的纳伦德拉·r·乔希(Narendra R. Joshi)。
这项工作由NIH赠款(#R01 DC013741、#R01 DC012555、#F31 DC015700和#DP1 AT009497)和Howard Hughes医学研究所支持。
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