“甜味”是人類(lèi)最有代表性且跨越文化的典型感官體驗之一，它能激發(fā)人類(lèi)和動(dòng)物的食欲反應，促使攝入高能量的食物來(lái)源，并促進(jìn)包含關(guān)鍵宏量營(yíng)養素的飲食。在人類(lèi)身上，它還會(huì )喚起愉悅、滿(mǎn)足和舒適的感覺(jué)。
早在 2001 年，Charles S. Zuker等人就發(fā)現了哺乳動(dòng)物的甜味受體，表明了它是由兩種蛋白質(zhì) TAS1R2 和 TAS1R3 組成的異源二聚體，屬于C 族 G 蛋白偶聯(lián)受體（Class C GPCR）。值得注意的是，這個(gè)單一的甜味受體能夠識別各種甜味化合物，包括天然糖類(lèi)、人工甜味劑、D-氨基酸以及一類(lèi)甜度極高的蛋白質(zhì)；實(shí)際上，這些化學(xué)物質(zhì)之所以嘗起來(lái)“甜”，是因為它們激活了這種共同的甜味受體。
近年來(lái)，幾種哺乳動(dòng)物感覺(jué)受體的結構已陸續被解析（包括溫度、機械、嗅覺(jué)、苦味、癢覺(jué)以及痕量胺受體），盡管人類(lèi)甜味受體在人類(lèi)味覺(jué)中至關(guān)重要，但其結構卻一直未被解析。
2025 年 5 月 7 日，哥倫比亞大學(xué)Charles S. Zuker實(shí)驗室（博士后張舉恩和博士生陸政元為論文共同第一作者）在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表了題為：The structure of human sweetness的研究論文。
該研究首次解析了人類(lèi)甜味受體的結構及其識別甜味分子的結構基礎，從而詳細揭示了我們的舌頭是如何感知甜味的，這項研究可能為研發(fā)更健康的碳酸飲料、口香糖以及其他甜食鋪平道路。
在人類(lèi)中，對甜味的檢測以及最終的感知始于口腔，在那里專(zhuān)門(mén)負責甜味感知的味覺(jué)受體細胞（TRC）與天然糖類(lèi)、人工甜味劑以及其他甜味化學(xué)物質(zhì)相互作用。人類(lèi)的甜味味覺(jué)受體細胞在其細胞表面表達一種甜味受體，該受體啟動(dòng)一系列信號傳導事件，從而讓我們對甜味刺激產(chǎn)生強烈的吸引力。
在這項最新研究中，研究團隊成功構建了人類(lèi)甜味受體TAS1R2-TAS1R3的穩定蛋白復合體，并排除了樣品中同源二聚體的干擾。然后，利用冷凍電鏡（cryo-EM）解析了甜味受體與兩種最廣泛使用的人工甜味劑——三氯蔗糖和阿斯巴甜結合時(shí)的高分辨率三維結構。
總體上看，甜味受體呈現出明顯的不對稱(chēng)性。其中，TAS1R3 的 VFT 處在開(kāi)放狀態(tài)，而 TAS1R2 的 VFT 處于閉合狀態(tài)，這提示了只有 TAS1R2 亞基結合了配體分子。對 VFT 區域的進(jìn)一步的分析也在 TAS1R2 的 VFT 結合口袋中發(fā)現了配體的電子密度，且由此揭示出配體與結合口袋的氨基酸殘基之間的關(guān)鍵相互作用。
研究團隊隨后對結合口袋中的多個(gè)氨基酸位點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)突變，并在細胞中檢測受體介導的下游鈣信號，以評估這些位點(diǎn)在甜味劑結合中的作用。結果顯示，多處點(diǎn)突變都可顯著(zhù)影響受體功能，且對不同配體（三氯蔗糖、阿斯巴甜和蔗糖）的影響不盡相同，這也與結構中觀(guān)察到的一些差異相符合。因此，不同甜味分子可共用同一結合口袋激活甜味受體，但其具體的相互作用機制有所不同。
該研究的核心發(fā)現：
• 兩個(gè) GPCR 亞基（TAS1R2 和 TAS1R3）組裝以識別甜味配體；
• TAS1R2 亞基結合配體并與 G 蛋白偶聯(lián)；
• 一個(gè)常見(jiàn)的結合口袋能識別三氯蔗糖和阿斯巴甜；
• 三維突變分析表明TAS1R2 和 TAS1R3 亞基之間存在協(xié)調的結構變化。
這些研究結果揭示了人類(lèi)甜味檢測的結構基礎，為單個(gè)甜味受體如何介導我們對如此廣泛的甜味化合物的所有反應提供了見(jiàn)解，并為依據人類(lèi)受體的結構設計新一代味覺(jué)調節劑開(kāi)辟了獨特的機會(huì )。
糖類(lèi)長(cháng)期以來(lái)一直誘惑著(zhù)人類(lèi)的味蕾，最近幾十年來(lái)，糖類(lèi)攝入量的大幅增加嚴重損害了公眾健康。而正是甜味受體導致了糖類(lèi)對于人類(lèi)永不滿(mǎn)足、永無(wú)止境的吸引力。而現在，我們獲得了甜味受體的結構，或許就能找到調控其功能的方法，例如，使用靶向甜味受體的化合物來(lái)改變舌頭味蕾對天然糖類(lèi)的感知方式，幫助研發(fā)更健康的碳酸飲料、口香糖以及其他甜食。
論文鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00456-8
合作咨詢(xún)
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2025 上海博華國際展覽有限公司版權所有（保留一切權利）
滬ICP備05034851號-57
