Одноклеточный RNA-seq раскроет механизмы работы вкусовых рецепторов
Новая технология от Центра Монелла позволяет идентифицировать полный набор генов в любом типе вкусовых рецепторных клеток. Это даст исследователям ключевую информацию для точного определения того, как каждый тип клетки выполняет свою специфическую функцию.
«Вкусовая система во многом является привратником питания. Наше исследование углубляет знания о работе вкусовых клеток, что потенциально может помочь разработать способы управления вкусом для здорового питания», — говорит молекулярный биолог Сунил Сукумаран, PhD.
Вкусовые почки содержат от 50 до 100 плотно упакованных клеток и удивительно разнообразны. Каждая такая луковицеобразная структура включает несколько различных типов и подтипов вкусовых рецепторных клеток со специализированными функциями. Известно, что некоторые клетки «типа II» реагируют на сладкие или умами (вкус белка) соединения, а другие подтипы типа II — на горькие. Клетки «типа III» могут реагировать на солёное, кислое или иногда на оба вкуса.
Однако многое остаётся неизвестным о том, как эти клетки распознают и преобразуют информацию от вкусовой молекулы, а затем активируют нерв для передачи этой информации в мозг.
Идентификация генов в конкретной вкусовой клетке позволяет определить уникальные молекулярные компоненты, необходимые для её функции. Однако из-за технических ограничений предыдущие исследования давали лишь частичную информацию.
В новом исследовании, опубликованном в открытом журнале Scientific Reports, учёные сначала идентифицировали отдельные клетки типа II (умами/сладкое) и типа III (солёное/кислое) с помощью разных методов. Затем они применили мощную технологию RNA-seq на одиночных клетках, чтобы определить все гены, экспрессируемые в каждом из этих типов.
«Гены, которые экспрессирует вкусовая клетка, определяют практически каждый аспект её поведения: от реакции на вкусовые стимулы до коммуникации с другими клетками. Определяя полный набор генов в каждом из этих двух типов клеток, мы предоставляем детальную информацию для понимания их работы как в здоровом состоянии, так и при повреждении или болезни», — пояснил соавтор Брайан Левандовски, PhD.
Исследование, в частности, выявило и дало представление о функции нескольких генов, ранее не связанных со вкусовой системой, которые относятся к клеточной подвижности.
Клетки типа III (солёное/кислое) были идентифицированы с помощью метода кальциевой визуализации (calcium imaging). Это первый успешный случай применения RNA-seq на одиночных клетках, охарактеризованных с помощью этой техники. Поскольку кальциевая визуализация широко используется в исследованиях тканей по всему телу, методология, описанная в работе, будет полезна и для других научных направлений.
Что касается вкуса, результаты позволят создать полную карту всех генов, экспрессируемых в каждом типе клеток вкусовой почки. Это приведёт к лучшему пониманию работы всей вкусовой системы.
«Нам ещё многое предстоит узнать о восприятии солёного, кислого и жирного вкуса. Теперь мы можем формулировать более обоснованные гипотезы, чтобы ответить на эти открытые вопросы и лучше понять, как диета, возраст и множество других факторов влияют на вкусовую систему», — заключил Сукумаран.