31 de octubre de 2003
Investigadores definen la base molecular de los humanos golosos y del sabor umami
La fiesta de Noche de Brujas hace que millones de niños se
conviertan en monstruos amantes de dulces que intentan satisfacer su
alma golosa. Actualmente, investigadores del Instituto Médico
Howard Hughes están comenzando a comprender por qué
algunas personas no pueden resistirse a los impulsos causados por los
dulces.
Los investigadores crearon ratones con las mismas preferencias por
lo dulce que los seres humanos al insertar el gen que codifica para una
proteína receptora humana en los animales. También
insertaron un gen receptor completamente diferente en las
células gustativas de ratones, produciendo de este modo animales
que perciben como dulce a una molécula que antes les era
insípida.
“Nuestras propias preferencias dulces probablemente no sean simplemente una cuestión de diferencias culturales, como algunos han sostenido, sino que están codificadas genéticamente”.
Charles S. Zuker
Ambos experimentos demuestran que moléculas receptoras en la
lengua para el sabor dulce y el “sabroso” gusto umami son
las que activan a las células gustativas de la lengua y del
paladar para transmitir señales gustativas al cerebro. El gusto
umami responde a aminoácidos tales como el glutamato
monosódico.
Los investigadores dijeron que sus resultados abren el camino para
rastrear el circuito para los sabores dulce y umami hasta los centros
del cerebro que perciben esos gustos. Los resultados también
sugieren que las variaciones individuales en la respuesta de los
golosos puedan residir en sutiles diferencias genéticas en las
moléculas receptoras que perciben el sabor dulce.
Los resultados fueron publicados en el número del 31 de
octubre de 2003, de la revista Cell por un equipo de
investigación conducido por el investigador del Instituto
Médico Howard Hughes, Charles
Zuker, en la Universidad de California, en San Diego, y Nicholas
Ryba, del Instituto Nacional de Investigación Dental y
Craneofacial.
“En trabajos anteriores, informamos que habíamos
encontrado las mejores moléculas candidatas para ser receptoras
del dulce y del umami”, dijo Zuker. “Pero todavía
quedaban dos interrogantes importantes. Primero, ¿estos
receptores funcionan como detectores del gusto in vivo? Y
segundo lugar, ¿son miembros de un grupo más grande de
tales receptores, o son los receptores para los sabores dulce y
umami? Estos experimentos han contestado de forma concluyente ambas
preguntas; estos receptores median completamente los sabores dulce y
umami”.
Los receptores candidatos que identificaron Zuker, Ryba y sus
colegas son complejas proteínas que se encuentran en las
superficies de las células gustativas. Cuando son estimuladas,
estas proteínas activan la maquinaria celular interna, que
comienza el proceso de enviar una señal gustativa al cerebro. El
receptor umami es una combinación de dos subunidades proteicas
llamadas T1R1 y T1R3. El sabor dulce, por otra parte, está
mediado por dos receptores diferentes: una combinación de T1R2 y
de T1R3, que responde a edulcorantes naturales y artificiales, y por
T1R3, que sólo responde a altas concentraciones de
azúcar.
En sus experimentos, Grace Zhao y sus colegas primero produjeron
ratones knock-out que carecían de los tres tipos de subunidades.
Para estudiar la respuesta de los ratones knock-out a los sabores dulce
o umami, midieron el comportamiento de preferencia de los ratones por
el agua común o por el agua a la que se le había agregado
sabor. Además, midieron la respuesta directa de las
células gustativas a productos químicos con gusto dulce o
umami, realizando estudios fisiológicos en los nervios que
llevan la información gustativa.
Sus estudios demostraron que los ratones que carecían ya sea
de la subunidad T1R1 o T1R3 perdían toda respuesta al sabor
umami. Y los ratones knock-out que carecían de T1R2 o T1R3
perdían la preferencia por casi todos los sabores dulces. Sin
embargo, esos ratones conservaron una cierta habilidad para responder a
altas concentraciones de azúcares naturales, sugiriendo que
cualquiera de las subunidades podía funcionar por sí
misma como un receptor dulce de “baja afinidad”. Cuando los
científicos produjeron ratones knock-out que carecían de
ambos componentes de los receptores dulces, esos animales perdieron
toda respuesta a productos químicos de sabor dulce.
Estudios adicionales realizados en células revelaron que la
proteína T1R3 sólo responde a altas concentraciones de
azúcares naturales, pero no a concentraciones más bajas o
a edulcorantes artificiales. “Este descubrimiento podría
explicar la razón por la que los edulcorantes artificiales nunca
logran el nivel de dulzor de los azúcares naturales”, dijo
Zuker. “Los edulcorantes artificiales sólo activan la
combinación de subunidades T1R2+T1R3 del receptor dulce,
mientras que los azúcares naturales también activan a
T1R3”.
Un enigma sobre el sabor dulce es por qué los seres humanos
pueden percibir muchos edulcorantes naturales y artificiales que no
pueden percibir los roedores. Estos incluyen las proteínas
monelina y taumatina que se encuentran en ciertas frutas y el
edulcorante artificial aspartamo, que son intensamente dulces (para los
seres humanos).
Para demostrar que las preferencias humanas por lo dulce residen en
los receptores, los investigadores generaron ratones con el receptor
humano T1R2, cuya secuencia es significativamente diferente de su
contraparte en ratón. “Encontramos que a estos ratones con
receptores humanos les gustan las mismas moléculas dulces que
les gustan a los seres humanos”, dijo Zuker. “Les
encantaron las proteínas dulces y el sabor aspartamo”.
“Esto prueba que las diferencias entre las especies son un
reflejo de la secuencia de los receptores, y sugiere de forma
contundente que nuestras propias preferencias dulces probablemente no
sean simplemente una cuestión de diferencias culturales, como
algunos han sostenido, sino que están codificadas
genéticamente”. Por ejemplo, diferencias genéticas
leves en proteínas receptoras “podían explicar el
motivo por el que una persona necesita cinco cucharas de azúcar
en su café y otras necesidades sólo dos -porque los
receptores dulces de la primera persona necesitan más
azúcar para conseguir el mismo estímulo-”.
Para demostrar de forma concluyente que las respuestas de las
células gustativas mismas es lo que determinan la
percepción gustativa, Zhao y sus colegas realizaron un reemplazo
genético aún más radical. Introdujeron en las
células de percepción del sabor dulce de ratones un
receptor para un compuesto opioide sintético y sin ninguna
relación.
Cuando se les presentó el compuesto a los ratones,
“para nuestro gran placer, estos ratones estaban muy
atraídos a este producto químico nuevo”, dijo
Zuker. “Pensaban que era dulce, aunque incluso los seres humanos
(o hasta los mismos ratones antes de expresar el gen) lo encuentran
insípido”.
La habilidad de manipular genéticamente las células
gustativas de esta forma les da a los investigadores un acceso
importante a los centros gustativos del cerebro. “Ahora podemos
seguir la conectividad desde la lengua hasta el cerebro y comenzar a
definir qué células cerebrales son responsables de las
respuestas comportamentales a cada una de estas modalidades
gustativas”, dijo. Al insertar receptores extraños en las
células gustativas, dijo Zuker, los investigadores pueden estar
seguros de que están rastreando el comportamiento de sólo
ese circuito gustativo y no de otros circuitos que podrían
activarse por el mismo receptor -esencialmente “una línea
marcada-”.
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