来自九所研究机构的科学家们通过跨学科合作，明确了我们感知甜味、苦味和鲜味的路径。他们发现，味觉感受细胞中的蛋白CALHM1（calcium homeostasis modulator 1），是感知甜味、苦味和鲜味时必不可少的新型离子通道。ATP经由这一通道离开味觉细胞，并将味觉信息传递到脑部。文章发表在本期的《自然》（Nature）杂志上。
味蕾具有特化的味觉细胞，这些细胞中的受体与味觉分子结合，会在细胞内启动一系列复杂的分子事件。科学家们已经知道，当甜味、苦味和鲜味分子接触舌头时，会激活II型味觉细胞中的味觉受体。但人们并不了解这些味觉细胞将味觉信息传递到脑部的机制。这也是味觉感知路径中缺失的一环。
现在，研究人员终于阐明了感知甜味、苦味和鲜味的最后一步。他们发现，CALHM1通道蛋白位于味觉细胞的外膜，负责控制离子和分子的进出。在感知甜味、苦味和鲜味的味觉细胞中，细胞膜上CALHM1形成的通道打开，让作为神经递质的ATP分子离开，向相邻神经元传递信号，最终将味觉信息输送到大脑内相应的感知区域。（ATP分子是机体内的主要能源。）研究显示，CALHM1基因只在II型味觉细胞中特异性表达，也就是说该蛋白只存在于感知甜味、苦味和鲜味的细胞中。
研究人员在小鼠模型中敲除了Calhm1基因，发现缺乏Calhm1通道蛋白的小鼠无法释放ATP来给大脑传递甜味、苦味和鲜味的信息。和人类一样，具有CALHM1基因的小鼠更喜欢甜味，回避苦味。但缺乏CALHM1的小鼠则不同，甜味和苦味对它们来说就和白水没什么两样，它们完全没有品尝到味道。不过，研究人员指出，该基因缺失并没有影响小鼠对盐味和酸味的感知，因为这两种味道的感知是由其他味觉细胞介导的。
此前人们曾认为，通道蛋白pannexin和connexin也参与了味觉细胞的ATP释放。但这项新研究显示这两种蛋白并不是必须的，由此推翻了人们之前的推测。
这项研究展示了一个具有明确生理功能的ATP离子通道，不仅阐明了CALHM1在甜味、苦味和鲜味感知中的关键作用，也为该蛋白在其他组织中的功能带来了启示。文章指出，CALHM1最初被认为负责控制细胞内的钙离子水平，现在它很可能还在大脑等区域参与了ATP介导的细胞间通讯。
CALHM1 ion channel mediates purinergic neurotransmission of sweet, bitter and umami tastes
Akiyuki Taruno, Valérie Vingtdeux, Makoto Ohmoto, Zhongming Ma, Gennady Dvoryanchikov, Ang Li, Leslie Adrien
Recognition of sweet, bitter and umami tastes requires the non-vesicular release from taste bud cells of ATP, which acts as a neurotransmitter to activate afferent neural gustatory pathways1. However, how ATP is released to fulfil this function is not fully understood. Here we show that calcium homeostasis modulator 1 (CALHM1), a voltage-gated ion channel2, 3, is indispensable for taste-stimuli-evoked ATP release from sweet-, bitter- and umami-sensing taste bud cells. Calhm1 knockout mice have severely impaired perceptions of sweet, bitter and umami compounds, whereas their recognition of sour and salty tastes remains mostly normal. Calhm1 deficiency affects taste perception without interfering with taste cell development or integrity. CALHM1 is expressed specifically in sweet/bitter/umami-sensing type?II taste bud cells. Its heterologous expression induces a novel ATP permeability that releases ATP from cells in response to manipulations that activate the CALHM1 ion channel. Knockout of Calhm1 strongly reduces voltage-gated currents in type?II cells and taste-evoked ATP release from taste buds without affecting the excitability of taste cells by taste stimuli. Thus, CALHM1 is a voltage-gated ATP-release channel required for sweet, bitter and umami taste perception.
