연구원들은 우리가 쓴 맛을 어떻게 인식하는지 발견했습니다.

인간은 미각 수용체라고 불리는 우리 혀의 특수 센서를 사용하여 신맛, 단맛, 감칠맛, 쓴맛, 짠맛의 다섯 가지 맛을 감지할 수 있습니다. 맛있는 음식을 즐길 수 있게 해주는 것 외에도 미각은 음식의 화학적 구성을 결정하고 독성 물질을 섭취하는 것을 방지해 줍니다.

Michael Hooker 약리학 석좌 교수인 Bryan Roth 박사와 Roth Lab의 박사후 연구원인 김유중 박사를 포함한 UNC 의과대학의 연구원들은 최근 한 가지 매우 기본적인 질문에 답하기 시작했습니다. 정확히 우리는 쓴 맛을 인식하는 걸까요?”

에 발표된 새로운 연구 자연, TAS2R14 쓴맛 수용체의 상세한 단백질 구조를 보여줍니다. 연구진은 이 미각 수용체의 구조를 해결하는 것 외에도 쓴 맛이 나는 물질이 TAS2R14에 결합하는 위치와 이를 활성화하여 우리가 쓴 물질을 맛볼 수 있도록 하는 방법도 확인할 수 있었습니다.

“과학자들은 단맛, 쓴맛, 감칠맛 수용체의 구조적 구성에 대해 거의 알지 못합니다.”라고 Kim은 말했습니다. “생화학적 방법과 계산 방법을 결합하여 우리는 이제 쓴 맛 수용체 TAS2R14의 구조와 우리 혀의 쓴 맛 감각을 초기화하는 메커니즘을 알고 있습니다.”

이러한 상세한 정보는 미각 수용체를 직접 조절할 수 있고 비만, 당뇨병 등 대사질환 치료 가능성이 있는 약물 후보를 발굴하고 설계하는 데 중요합니다.

화학에서 전기, 감각까지

TAS2R14는 쓴맛 수용체의 G 단백질 결합 수용체(GPCR) 계열의 구성원입니다. 수용체는 G 단백질로 알려진 단백질에 부착됩니다. TAS2R14는 쓴맛으로 알려진 100개 이상의 독특한 물질을 식별할 수 있다는 점에서 다른 계열의 제품보다 눈에 띕니다.

연구자들은 쓴 맛이 TAS2R14 수용체와 접촉할 때 화학 물질이 알로스테릭 부위라고 불리는 수용체의 특정 지점에 달라붙어 단백질의 모양이 바뀌고 부착된 G 단백질을 활성화한다는 사실을 발견했습니다.

이는 미각 수용체 세포 내에서 일련의 생화학적 반응을 촉발하여 수용체의 활성화를 유도하고, 그 후 미각 피질이라고 불리는 뇌 영역으로 신호를 작은 신경 섬유(얼굴의 뇌신경을 통해)로 보낼 수 있습니다. . 뇌가 신호를 괴로움으로 처리하고 인식하는 곳이 바로 이곳입니다. 물론 이 복잡한 신호 시스템은 거의 즉각적으로 발생합니다.

쓴맛 수용에서 콜레스테롤의 역할

연구자들은 TAS2R14의 구조를 정의하기 위해 노력하는 동안 콜레스테롤이 TAS2R14의 활성화에 도움을 주고 있다는 또 다른 독특한 특징을 발견했습니다.

김 교수는 “콜레스테롤은 TAS2R14의 오르토스테릭 포켓(orthosteric Pocket)이라는 또 다른 결합 부위에 존재하는 반면, 쓴맛은 알로스테릭 부위에 결합한다”고 말했다. “분자 역학 시뮬레이션을 통해 우리는 콜레스테롤이 수용체를 반활성 상태로 만들어 쓴 맛에 쉽게 활성화될 수 있다는 사실도 발견했습니다.”

간에서 생성되는 담즙산은 콜레스테롤과 유사한 화학 구조를 가지고 있습니다. 이전 연구에서는 담즙산이 TAS2R14에 결합하고 활성화할 수 있다고 제안했지만 수용체에서 결합하는 방법과 위치에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.

연구자들은 새로 발견된 구조를 사용하여 담즙산이 콜레스테롤과 동일한 직교입체 주머니에 결합할 수 있음을 발견했습니다. TAS2R14에서 담즙산이나 콜레스테롤의 정확한 역할은 아직 알려지지 않았지만, 이러한 물질의 대사에 역할을 하거나 비만이나 당뇨병과 같은 대사 장애와 관련될 수 있습니다.

이것이 약물 개발에 어떻게 도움이 될 수 있습니까?

쓴 맛이 나는 물질에 대한 이 새로운 알로스테릭 결합 부위의 발견은 독특합니다.

알로스테릭 결합 영역은 TAS2R14와 결합된 G 단백질 사이에 위치하며 이를 G-단백질 알파라고 합니다. 이 영역은 미각 수용체에서 G 단백질, 미각 수용체 세포로 신호를 전달하는 데 도움이 되는 신호 복합체를 형성하는 데 중요합니다.

김 교수는 “향후 이 구조는 알로스테릭 부위를 통해 G 단백질을 직접 조절할 수 있는 약물 후보를 발굴하고 설계하는 데 핵심이 될 것”이라고 말했다. “우리는 또한 다른 부작용을 일으키고 싶지 않은 다른 G 단백질 경로보다는 G 단백질 알파 또는 G 단백질 베타와 같은 특정 G 단백질 하위 유형에 영향을 미칠 수 있는 능력을 가지고 있습니다.”

Roth와 Kim은 여러 가지 새로운 발견을 했지만 일부는 답변보다 더 많은 질문을 남깁니다. 유전체학 연구를 진행하는 동안 그들은 GI와 복합체를 이루는 TAS2R14 단백질이 혀 외부, 특히 뇌의 소뇌, 갑상선 및 췌장에서 발현된다는 사실을 발견했습니다. 연구자들은 이러한 단백질이 입 밖에서 가질 수 있는 기능을 밝히기 위해 향후 연구를 계획하고 있습니다.

본 작품은 지원을 받아 제작되었습니다. NIH, Druggable Genome Initiative를 밝히다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240410112824.htm