Группа ученых из Колумбийского университета в Нью-Йорке впервые составила карту молекулярной структуры рецептора сладкого вкуса человека и показала, как два наиболее широко потребляемых искусственных подсластителя связываются с рецептором и активируют его. Работа, опубликованная в журнале Cell, описывает как язык воспринимают сладость, и может предложить путь для создания более полезных для здоровья газированных напитков, жевательных резинок и кондитерских изделий.
Ученые расшифровали, как мы ощущаем вкус сладкого
Группа ученых из Колумбийского университета в Нью-Йорке впервые составила карту молекулярной структуры рецептора сладкого вкуса человека и показала, как два наиболее широко потребляемых искусственных подсластителя связываются с рецептором и активируют его. Работа описывает как язык воспринимают сладость, и может предложить путь для создания более полезных для здоровья газированных напитков, жевательных резинок и кондитерских изделий.
Мороженое. Unsplash
Сахар давно соблазняет вкусовые рецепторы человека и наносит ущерб общественному здоровью. Теперь исследователи сделали решительный шаг к пониманию того, как это происходит.
«Этот единственный рецептор отвечает за наше ненасытное, нескончаемое влечение к сахару», — говорит колумбийский нейробиолог Чарльз Цукер, возглавлявший исследование. — «Теперь, когда у нас есть эта структура, возможно, мы сможем найти способы модулировать функцию этого рецептора».
Ложка структуры
Вкусовые луковицы на языке
От спелых фруктов до йогурта с сахарином, продукты, содержащие либо сахар, либо его заменители, включают рецептор сладкого вкуса, запуская каскад сигналов, который мозг расценивает как признак богатого энергией вознаграждения.
Цукер и его коллеги впервые идентифицировали рецептор в 2001 году и показали, что этот молекулярный комплекс состоит из двух белков — TAS1R2 и TAS1R3. Один «цепляется» за сладкую молекулу, а другой обеспечивает структурную поддержку. Тем не менее, несмотря на более чем 20 лет исследований, точная архитектура сладкого рецептора оставалась неуловимой, даже когда ученые расшифровали структуры других вкусовых рецепторов, таких как рецептор горечи.
Теперь команда Цукера наконец взломала структуру. Исследователи стабилизировали хрупкий белковый комплекс в его активной конформации, что является важным предварительным шагом для визуализации с высоким разрешением. Используя криоэлектронную микроскопию, ученые сделали снимки рецептора, связанного с двумя синтетическими подсластителями: сукралозой и аспартамом. Оба подсластителя связываются с рецептором более прочно, чем натуральный сахар, помогая зафиксировать рецептор для структурного анализа.
Идеальная сладость
Рецепторы сладкого у человека
Снимки показали, что субъединица TAS1R2 имеет карман, который может занимать либо сукралоза, либо аспартам. Однако каждый подсластитель связывается с TAS1R2 немного по-разному, что указывает на гибкий механизм, который позволяет рецептору распознавать широкий спектр сладких на вкус соединений. Между тем субъединица TAS1R3 — хотя и не участвует в связывании сладких молекул — играет важную вспомогательную роль, помогая собирать и стабилизировать рецепторный комплекс.
Открытие может объяснить, почему некоторые люди воспринимают сладость острее, чем другие. Методология также может помочь объяснению структуры других вкусовых рецепторов, таких как рецептор умами.
За мороженым
Понимание работы рецептора дает инструменты специалистам по пищевой химии для разработки некалорийных подсластителей, которые более безопасны и оставляют меньше приторного послевкусия на языке, чем существующие заменители.
Более того, структура позволит исследователям разрабатывать соединения, которые усиливают чувствительность рецептора к натуральным сладким вкусам. Это может подтолкнуть потребителей к диетам с пониженным содержанием сахара, не жертвуя вкусом — молекулярная «ловкость рук», которая может помочь сдержать глобальный рост ожирения и диабета.