Новое «свободное» состояние объясняет, как вкусовые рецепторы чувствуют сладость
Ученые из Детской исследовательской больницы Сент-Джуд использовали методы структурной биологии, чтобы понять, как рецепторы сладкого вкуса обнаруживают сахар и подсластители.
Сладкие вкусовые рецепторы — это белки во вкусовых почках, которые обнаруживают сахар и другие подсластители, но механизм, лежащий в основе их активации, был неясен. Ученые использовали криоэлектронную микроскопию, чтобы зафиксировать полный диапазон движений рецептора при связывании с сукралозой и адвантамом, выявив ранее неизвестный механизм активации.
Исследование дает уникальное представление о том, как эти рецепторы запускают ощущение сладости, и предлагает руководство для разработки более эффективных подсластителей. Результаты опубликованы в Cell Research.
Человеческий рецептор сладкого вкуса относится к семейству белков класса C G-белок-сопряженных рецепторов (GPCR) и состоит из двух белков: TAS1R2 и TAS1R3. Ученые не до конца понимали, как рецептор меняет свою форму при связывании сладкой молекулы.
«Свободное» состояние — ключ к усилению сладости
С помощью структурных и функциональных исследований ученые обнаружили новое состояние рецептора сладкого вкуса. Это состояние дополняет структуры несвязанного и связанного рецептора и, по-видимому, представляет собой его полностью активированное состояние.
«Наши исследования показывают, что это «свободное» состояние является полностью активированным. Обладая этим знанием, мы можем лучше понять механизм активации рецептора и сделать вывод, что молекулы, способные стабилизировать это конкретное свободное состояние, должны быть слаще», — сказал автор-корреспондент Чиа-Хсуэ Ли.
Исследование предоставило детальный вид «свободного» состояния, которое относится к формам, принимаемым частями TAS1R2 и TAS1R3, называемыми доменом Венериной мухоловки (VFT). Домены VFT (по одному от каждого белка) плотно упакованы вместе в отсутствие подсластителя.
«В этой новой структуре, когда подсластитель связывается с TAS1R2, петля TAS1R2 вставляется в интерфейс между TAS1R2 и TAS2R3, вызывая разделение доменов VFT. Это большое отличие от других GPCR класса C, где домены VFT остаются вместе в активированном состоянии», — пояснил первый автор Хаолан Ван.
Исследование также показало, что, хотя механизм схож, сукралоза и адвантам взаимодействуют с рецептором по-разному. Это открывает возможность для улучшения существующих подсластителей.
«Наше исследование, раскрывая беспрецедентные снимки рецептора сладкого вкуса, дает новое понимание того, как мы воспринимаем сладость, и помогает направлять разработку лучших подсластителей», — сказал соавтор Сяо Чен.