研究人员发现我们如何感知苦味

人类可以利用舌头上称为味觉感受器的特殊传感器来感知五种不同的味道：酸、甜、鲜、苦和咸。除了让我们享受美味的食物之外，味觉还可以让我们确定食物的化学成分并防止我们摄入有毒物质。

北卡罗来纳大学医学院的研究人员，包括迈克尔·胡克杰出药理学教授BryanRoth医学博士和哲学博士，以及Roth实验室的博士后研究员YoojoongKim博士，最近着手解决一个问题非常基本的问题：“我们究竟如何感知苦味?”

发表在《自然》杂志上的一项新研究揭示了TAS2R14苦味受体的详细蛋白质结构。除了解决这种味觉受体的结构之外，研究人员还能够确定苦味物质与TAS2R14结合的位置以及它们如何激活它们，从而使我们能够尝到苦味物质。

“科学家对甜味、苦味和鲜味受体的结构组成知之甚少，”金说。“通过结合生化和计算方法，我们现在了解了苦味受体TAS2R14的结构以及初始化舌头苦味感觉的机制。”

这些详细信息对于发现和设计可以直接调节味觉受体的候选药物非常重要，并且有可能治疗肥胖和糖尿病等代谢疾病。

从化学品到电力再到感觉

TAS2R14是苦味受体G蛋白偶联受体(GPCR)家族的成员。这些受体附着在一种称为G蛋白的蛋白质上。TAS2R14在同类产品中脱颖而出，因为它可以识别100多种不同的促苦味剂物质。

研究人员发现，当促苦味剂与TAS2R14受体接触时，这些化学物质会将自身楔入受体上称为变构位点的特定位置，这会导致蛋白质改变其形状，从而激活附着的G蛋白。

这会触发味觉受体细胞内的一系列生化反应，导致受体激活，然后受体可以将信号发送到微小的神经纤维(通过面部的脑神经)到大脑中称为味觉皮层的区域。正是在这里，大脑处理并感知苦味信号。当然，这个复杂的信号系统几乎是瞬时发生的。

胆固醇在苦味接收中的作用

在努力定义其结构的过程中，研究人员发现了TAS2R14的另一个独特特征——胆固醇在其激活过程中提供了帮助。

Kim说：“胆固醇位于TAS2R14中另一个称为正构口袋的结合位点上，而苦味促味剂则与变构位点结合。”“通过分子动力学模拟，我们还发现胆固醇使受体处于半活性状态，因此很容易被促苦味剂激活。”

肝脏中产生的胆汁酸与胆固醇具有相似的化学结构。先前的研究表明胆汁酸可以结合并激活TAS2R14，但人们对它们如何以及在受体中结合的位置知之甚少。

利用他们新发现的结构，研究人员发现胆汁酸可能与胆固醇结合到同一个正位袋上。虽然胆汁酸或胆固醇在TAS2R14中的确切作用仍不清楚，但它可能在这些物质的代谢中发挥作用，或与肥胖或糖尿病等代谢紊乱有关。

这如何帮助药物开发

这种苦味物质的新型变构结合位点的发现是独一无二的。

变构结合区位于TAS2R14与其偶联的G蛋白(称为G蛋白α)之间。该区域对于形成信号复合物至关重要，有助于将信号从味觉受体传递到G蛋白，再传递到味觉受体细胞。

Kim说：“未来，这种结构将成为发现和设计可通过变构位点直接调节G蛋白的候选药物的关键。”“我们还有能力影响特定的G蛋白亚型，例如G蛋白α或G蛋白β，而不是影响我们不希望引起任何其他副作用的其他G蛋白途径。”

罗斯和金有了许多新发现，但有些发现留下的问题多于答案。在进行基因组学研究时，他们发现与胃肠道复合的TAS2R14蛋白在舌头外表达，尤其是在大脑小脑、甲状腺和胰腺中。

研究人员正在计划未来的研究，以阐明这些蛋白质在口腔外可能具有的功能。