Человек ощущает пять различных вкусов: кислый, сладкий, умами, горький и соленый, используя специализированные датчики на языке, называемые вкусовыми рецепторами. Чувство вкуса не только позволяет нам наслаждаться вкусной пищей, но и определяет химический состав продуктов и предохраняет нас от употребления токсичных веществ.
Исследователи из Медицинской школы UNC, включая Брайана Рота, доктора медицины, PhD, заслуженного профессора фармакологии Майкла Хукера, и Юджонга Кима, PhD, постдоктора-исследователя в лаборатории Рота, недавно задались одним очень важным вопросом: "Как именно мы воспринимаем горький вкус?".
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, раскрыта подробная структура белка рецептора горького вкуса TAS2R14. Помимо разгадки структуры этого вкусового рецептора, исследователи также смогли определить, где горькие вещества связываются с TAS2R14 и как они их активируют, позволяя нам ощущать вкус горьких веществ.
"Ученые очень мало знают о структурном составе рецепторов сладкого, горького и умами вкуса. Используя сочетание биохимических и вычислительных методов, мы теперь знаем структуру рецептора горького вкуса TAS2R14 и механизмы, инициализирующие ощущение горького вкуса на нашем языке", - говорит Юджонг Ким.
Эта подробная информация важна для поиска и разработки лекарственных препаратов, способных напрямую регулировать вкусовые рецепторы, что может помочь в лечении метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет.
Рецепторы TAS2R14 относятся к семейству рецепторов горького вкуса, связанных с G-белками (GPCR). Рецепторы связаны с белком, известным как G-белок. Рецептор TAS2R14 отличается от других представителей своего семейства тем, что способен распознавать более 100 различных веществ, известных как горькие вкусовые вещества.
Исследователи обнаружили, что когда горькие вкусовые вещества вступают в контакт с рецепторами TAS2R14, они вклиниваются в определенное место на рецепторе, называемое аллостерическим участком, что заставляет белок изменить свою форму, активируя присоединенный G-белок. Это запускает серию биохимических реакций в клетке вкусового рецептора, что приводит к активации рецептора, который затем может посылать сигналы по крошечным нервным волокнам - через черепные нервы на лице - в область мозга, называемую вкусовой корой. Именно здесь мозг обрабатывает сигналы и воспринимает их как горечь. И, конечно, эта сложная сигнальная система работает практически мгновенно.
Работая над определением структуры, исследователи обнаружили еще одну уникальную особенность TAS2R14 - холестерин оказывает ему помощь в активации. "Холестерин находится в другом участке связывания, называемом ортостерическим карманом TAS2R14, в то время как горький вкусовой агент связывается с аллостерическим участком", - говорит Ким. "С помощью моделирования молекулярной динамики мы также обнаружили, что холестерин переводит рецептор в полуактивное состояние, поэтому он может быть легко активирован горьким вкусовым веществом".
Желчные кислоты, которые образуются в печени, имеют схожую химическую структуру с холестерином. Предыдущие исследования показали, что желчные кислоты могут связывать и активировать TAS2R14, но мало что известно о том, как и где они связываются в рецепторе.
Используя новую структуру, исследователи обнаружили, что желчные кислоты могут связываться с тем же ортостерическим карманом, что и холестерин. Хотя точная роль желчных кислот или холестерина в TAS2R14 остается неизвестной, они могут играть роль в метаболизме этих веществ или в связи с метаболическими нарушениями, такими как ожирение или диабет.
Открытие этого нового аллостерического участка связывания горьких вкусовых веществ уникально. Аллостерический участок связывания расположен между TAS2R14 и связанным с ним G-белком, называемым G-белком альфа. Эта область имеет решающее значение для формирования сигнального комплекса, который помогает передать сигнал от вкусового рецептора к G-белку в клетки вкусового рецептора.
"В будущем эта структура станет ключом к открытию и разработке лекарственных препаратов, которые смогут напрямую регулировать G-белки через аллостерические участки", - говорит Ким. "Мы также сможем воздействовать на конкретные подтипы G-белков, такие как G-белок альфа или G-белок бета, а не на другие G-белковые пути, которые не должны вызывать никаких побочных эффектов".
Рот и Ким сделали ряд новых открытий, но некоторые из них оставляют больше вопросов, чем ответов. Проводя геномное исследование, они обнаружили, что белок TAS2R14 в комплексе с GI экспрессируется за пределами языка, в частности в мозжечке, щитовидной железе и поджелудочной железе. Ученые планируют дальнейшие исследования, чтобы выяснить, какую функцию эти белки могут выполнять за пределами ротовой полости.
Университет здравоохранения Северной Каролины, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
