Наше чувство вкуса позволяет нам распознавать химические вещества в пище и формировать суждения о том, включают ли они питательные вещества, необходимые для нашего выживания, или ядовитые вещества, которые могут причинить нам вред. Для каждого из пяти основных вкусов сладкого, умами, соленого, кислого и горького у нас есть соответствующие вкусовые рецепторы сенсорных белков. В области молекулярной биологии и биохимии стало возможным производить различные биологические белки, используя клетки в экспериментальных условиях. Однако производство большего количества вкусовых рецепторов и поддержание их надлежащей структуры и функции в лабораторных условиях до сих пор не увенчались успехом.
Это помешало их точному анализу, что привело к непониманию подробных процессов связывания вкусовых веществ и связанных с ними процессов.Группа исследователей под руководством Ацуко Ямасита, профессора Высшей школы медицины, стоматологии и фармацевтических наук Университета Окаяма, Эрико Нанго, научного сотрудника центра RIKEN SPring-8, Юдзи Асикава, в то время научного сотрудника RIKEN SPring-8 Центр, Саори Маки, научный сотрудник центра RIKEN SPring-8, Сюдзи Акияма, профессор Института молекулярных наук, Национальный институт естественных наук, Юко Кусакабе, руководитель подразделения Института исследований пищевых продуктов, Национальная организация исследований в области сельского хозяйства и пищевых продуктов, и Сусуму Учияма, доцент Высшей школы инженерии Университета Осаки, сделал открытие, что внеклеточный домен белков вкусовых рецепторов изменяется, когда вкусовые вещества связываются вместе.В своем исследовании исследователи смогли получить внеклеточные домены гетеродимерных вкусовых рецепторов T1r2 и T1r3 рыб Медака, используя культивированные клетки насекомых. Семейство так называемых T1r (вкусовых рецепторов типа 1) состоит из белков, которые служат в качестве вкусовых рецепторов, распознающих сладкий вкус, и глутаминовой кислоты (вкус умами).
Эти рецепторы расположены во внеклеточном домене, трансмембранном, который встроен в клеточную мембрану, и внутриклеточном домене. Они достигают своей функции рецепторов сладкого и умами, образуя гетеродимеры (состояние, в котором два разных типа белков сгруппированы вместе). Поскольку две трети рецепторов семейства T1r выступают из вкусовых клеток и, следовательно, подвергаются воздействию во рту, этот внеклеточный домен считается основной областью связывания вкусовых веществ.
Другими словами, вкусовое восприятие начинается в этой внеклеточной области, где вкусовые вещества связываются друг с другом. В ходе исследования исследователи выяснили, что структура внеклеточного домена белка вкусового рецептора превращается в компактное состояние, когда вкусовые вещества связываются вместе. Они также пришли к выводу, что это изменение структуры основано на взаимном влиянии белковых молекул, составляющих гетеродимеры. Основываясь на результатах своего исследования, исследователи пришли к выводу, что информация о связывании вкусовых веществ, происходящих вне клетки, передается оставшейся трети рецепторов, расположенных в трансмембранном и внутриклеточном домене через это изменение структуры.
Результаты исследования представляют собой важный шаг к проведению точных анализов с использованием образцов очищенного белка, полученных в лаборатории. Кроме того, была создана система оценки связывания вкусовых веществ путем обнаружения изменения структуры вкусовых рецепторов (заявка на патент 2013-246300).
Если производство вкусовых рецепторов человека станет возможным, это может привести к разработке системы оценки вкусовых веществ, способной различать то, что люди воспринимают как вкусные.