《细胞》首次破解人类甜味受体的高清结构！或开启人造甜味剂的新时代

学术经纬 · 公众号 · 医学 · 2025-05-14 10:05

主要观点总结

本文介绍了人类对甜味的本能追求，以及过量摄入糖分带来的健康问题。为了平衡甜味需求与健康，人造甜味剂应运而生，但研究发现人们仍能区分天然糖和人造甜味剂。最近，研究人员绘制了人类甜味受体的三维结构，这有助于理解味觉感知，并为未来研究糖尿病等代谢疾病提供新启发。

关键观点总结

关键观点1: 人类对甜味的本能追求和过量摄入糖分的健康问题

人类基因中写着对甜味的本能追求，但过量摄入糖分会导致肥胖、2型糖尿病等健康问题。为了满足健康需求，人们开始寻找替代糖的人造甜味剂。

关键观点2: 人造甜味剂的发展及其与天然糖的区别

人造甜味剂被广泛用于食品饮料中，但它们与天然糖在口感上存在差别。科学家发现，人类的代谢系统、神经系统、免疫系统等能够区分摄入的人造甜味剂和天然糖。

关键观点3: 甜味受体的研究突破

研究人员绘制了人类甜味受体的三维结构，包括其与两种常用人造甜味剂的结合情况。这一突破有助于理解味觉感知，并为设计和制造出新一代激活甜味受体或调节受体功能的分子提供基础。

关键观点4: 甜味受体结构的研究意义

甜味受体不仅存在于舌头的味蕾上，也分布于全身各处。研究甜味受体结构或许能为研究糖尿病等代谢疾病带来新的启发。

正文

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作为跨膜蛋白，GPCR很难以常规的结晶方法制备出纯化蛋白质样品，过去一直是结构生物学的研究难点。味觉受体同样如此。好在随着单颗粒冷冻电子显微镜（cryo-EM）技术的发展，研究人员有了破解蛋白结构的新方法。

在论文中，研究人员绘制出人类甜味受体异源二聚体的确切形状，包括甜味受体与两种最常用的人造甜味剂——阿斯巴甜和三氯蔗糖相结合的情况。

▲研究示意图（图片来源：参考资料[1]）

这一结构中尤其引人注目的是 Tas1R2亚基上的受体结合口袋，也就是甜味受体与甜味剂分子相结合的空腔。研究者指出，了解这一部分的确切结构有助于我们理解为什么会对不同甜味分子的敏感程度不同，也将有助于设计和制造出新一代激活甜味受体或调节受体功能的分子。过去研究发现，不同动物对某些人造甜味剂有不同的反应。比如阿斯巴甜，人类和猕猴能尝出甜味，小鼠和新世界猴却没有反应。现在有了甜味受体的确切结构后，研究人员推测可以从TAS1R2亚基的氨基酸来进一步做出解释。