MADRID, 11. April (EUROPA PRESS) –
Der Mensch kann mithilfe spezieller Sensoren auf der Zunge, den sogenannten Geschmacksrezeptoren, fünf verschiedene Geschmacksrichtungen wahrnehmen: sauer, süß, umami, bitter und salzig. Das Geschmacksempfinden ermöglicht es uns nicht nur, köstliche Speisen zu genießen, es ermöglicht uns auch, die chemische Zusammensetzung von Lebensmitteln zu bestimmen und verhindert, dass wir giftige Substanzen zu uns nehmen.
Forscher der University of North Carolina School of Medicine, darunter Bryan Roth, angesehener Professor für Pharmakologie und Postdoktorand am Roth Laboratory, und Yoojoong Kim, Postdoktorand am Roth Laboratory, wollten eine sehr grundlegende Frage beantworten: „Wie genau?“ nehmen wir bitteren Geschmack wahr?“
Auf diese Weise enthüllt eine neue, in „Nature“ veröffentlichte Studie die detaillierte Proteinstruktur des Bittergeschmacksrezeptors TAS2R14. Neben der Aufklärung der Struktur dieses Geschmacksrezeptors konnten die Forscher auch feststellen, wo bitter schmeckende Stoffe an TAS2R14 binden und wie sie diese aktivieren, sodass wir Bitterstoffe schmecken können.
TAS2R14 sind Mitglieder der Familie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR) der Bittergeschmacksrezeptoren. Die Rezeptoren sind an ein Protein namens G-Protein gebunden. TAS2R14 unterscheidet sich von den anderen seiner Familie dadurch, dass es mehr als 100 verschiedene Substanzen identifizieren kann, die als bittere Geschmacksstoffe bezeichnet werden.
„Wissenschaftler wissen sehr wenig über die strukturelle Zusammensetzung der Geschmacksrezeptoren für süß, bitter und Umami“, betonen die Forscher. „Mithilfe einer Kombination aus biochemischen und rechnerischen Methoden kennen wir nun die Struktur des Bittergeschmacksrezeptors TAS2R14 und die Mechanismen, die den Bittergeschmack auf unserer Zunge auslösen.“ Diese detaillierten Informationen sind wichtig für die Entdeckung und Entwicklung von Medikamentenkandidaten, die Geschmacksrezeptoren direkt regulieren können und das Potenzial haben, Stoffwechselerkrankungen wie Fettleibigkeit und Diabetes zu behandeln.
Während sie an der Definition seiner Struktur arbeiteten, fanden die Forscher ein weiteres einzigartiges Merkmal von TAS2R14: dass Cholesterin bei seiner Aktivierung hilft.
„Cholesterin befand sich in einer anderen Bindungsstelle namens orthosterische Tasche in TAS2R14, während bitterer Geschmack an die allosterische Stelle bindet“, bemerkt Kim. „Durch molekulardynamische Simulationen haben wir außerdem herausgefunden, dass Cholesterin den Rezeptor in einen semiaktiven Zustand versetzt, sodass er durch bitteren Geschmack leicht aktiviert werden kann.“
Gallensäuren, die in der Leber gebildet werden, haben ähnliche chemische Strukturen wie Cholesterin. Frühere Studien deuten darauf hin, dass Gallensäuren TAS2R14 binden und aktivieren können, es ist jedoch wenig darüber bekannt, wie und wo sie an den Rezeptor binden.
Mithilfe ihrer neuen Struktur entdeckten die Forscher, dass Gallensäuren an dieselbe orthosterische Tasche wie Cholesterin binden können. Während die genaue Rolle von Gallensäuren oder Cholesterin in TAS2R14 noch unbekannt ist, könnte es eine Rolle beim Stoffwechsel dieser Substanzen oder im Zusammenhang mit Stoffwechselstörungen wie Fettleibigkeit oder Diabetes spielen.
Die Entdeckung dieser neuen allosterischen Bindungsstelle für bitter schmeckende Substanzen ist einzigartig. Die allosterische Bindungsregion befindet sich zwischen TAS2R14 und seinem gekoppelten G-Protein und wird G-Protein Alpha genannt. Diese Region ist entscheidend für die Bildung eines Signalkomplexes, der dabei hilft, das Geschmacksrezeptorsignal an das G-Protein an die Geschmacksrezeptorzellen zu übertragen.
„In Zukunft wird diese Struktur der Schlüssel zur Entdeckung und Entwicklung von Medikamentenkandidaten sein, die G-Proteine über allosterische Stellen direkt regulieren können“, sagte Kim. „Wir haben auch die Möglichkeit, bestimmte G-Protein-Subtypen wie G-Protein-Alpha oder G-Protein-Beta zu beeinflussen, anstatt andere G-Protein-Signalwege, von denen wir nicht wollen, dass sie andere Nebenwirkungen verursachen.“
Roth und Kim haben mehrere neue Entdeckungen gemacht, aber einige hinterlassen mehr Fragen als Antworten. Bei der Durchführung einer Genomstudie entdeckten sie, dass das TAS2R14-Protein im Komplex mit dem Magen-Darm-Trakt außerhalb der Zunge exprimiert wird, insbesondere im Kleinhirn des Gehirns, der Schilddrüse und der Bauchspeicheldrüse. Die Forscher planen zukünftige Studien, um die Funktion dieser Proteine außerhalb des Mundes aufzuklären.
