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基于感官评价和分子对接的Pro、Glu二肽与鲜味受体构效关系

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现代食品科技 2023年第9期39卷 123-136页

作者：赵孟斌顾华蓉穆洪涛高向阳华南农业大学食品学院广东省功能食品活性物重点实验室岭南现代农业科学与技术广东省实验室广东广州510642 广东第二师范学院生物与食品工程学院广东广州510303

为探究脯氨酸(Proline,Pro)、谷氨酸(Glutamic Acid,Glu)二肽与鲜味受体分子相互作用,该研究合成了12个Pro、Glu二肽,以感官评价为基础,利用同源建模、分子对接技术研究Pro、Glu二肽与味觉受体第一家族亚型1(Taste Receptor Type 1 Memb... 详细信息

为探究脯氨酸(Proline,Pro)、谷氨酸(Glutamic Acid,Glu)二肽与鲜味受体分子相互作用,该研究合成了12个Pro、Glu二肽,以感官评价为基础,利用同源建模、分子对接技术研究Pro、Glu二肽与味觉受体第一家族亚型1(Taste Receptor Type 1 Member 1,T1R1)、味觉受体第一家族亚型3(Taste Receptor Type 1 Member 3,T1R3)和钙敏感受体(Calcium Sensitive Receptor,CaSR)的构效关系。结果表明:除脯氨酸-丝氨酸(Proline-serine,Pro-Ser)、缬氨酸-脯氨酸(Valine-proline,Val-Pro)和亮氨酸-谷氨酸(Leucine-glutamic Acid,Leu-Glu)不呈鲜,其余二肽的呈鲜阈值均低于谷氨酸钠阈值(0.3 mg/mL),其中γ-谷氨酸-蛋氨酸(γ-Glutamic Acid-methionine,γ-Glu-Met)和甘氨酸-谷氨酸(Glycine-glutamic Acid,Gly-Glu)的呈鲜阈值最低,为0.07 mg/mL。二肽与T1R1的关键结合位点为Asp147、Thr149、Ser172和Arg277,T1R1是Glu二肽呈鲜的重要受体;与T1R3的关键结合位点为Glu45、Ser147、Val277和His278,Ser147是N-γ-Glu二肽与T1R3受体的关键结合位点;与CaSR的关键结合位点为Leu173、Asn176、Gln179、Arg220、Ser244和Asp275,Glu二肽比Pro二肽更易与CaSR受体结合。二肽与受体主要通过氢键与疏水相互作用结合,呈味较强的二肽在对接时多嵌于受体结合口袋深处;呈味较弱的二肽有的位于结合口袋较浅的位置,有的其疏水区或亲水区暴露于受体表面。该研究有助于阐明鲜味肽与鲜味受体相互作用机制,为深入研究鲜味肽呈鲜机理奠定基础。

关键词： Pro、Glu二肽鲜味受体构效关系分子对接

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动物鲜味受体的研究进展及其基因表达调控

动物营养学报 2016年第9期28卷 2702-2708页

作者：王晶张勇黄铁军沈阳农业大学畜牧兽医学院沈阳110866 乐达(广州)香味剂有限公司广州510530

动物的鲜味受体包括代谢型谷氨酸受体(m GluR)和味觉受体异源二聚体(T1R1/T1R3),是C型G蛋白偶联受体,N末端捕蝇草模块(VFT)区域可与鲜味配体结合,识别鲜味。本文主要论述了鲜味受体的研究进展、鲜味识别转导机制及鲜味受体基因的表达调... 详细信息

动物的鲜味受体包括代谢型谷氨酸受体(m GluR)和味觉受体异源二聚体(T1R1/T1R3),是C型G蛋白偶联受体,N末端捕蝇草模块(VFT)区域可与鲜味配体结合,识别鲜味。本文主要论述了鲜味受体的研究进展、鲜味识别转导机制及鲜味受体基因的表达调控等,以期为相关研究提供参考。

关键词：鲜味受体代谢型谷氨酸受体味觉受体异源二聚体转导机制调控

鲜味受体T1R1/T1R3的结构模拟及其与鲜味六肽作用研究

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鲜味受体T1R1/T1R3的结构模拟及其与鲜味六肽作用研究

作者：余霞琴上海海洋大学

学位级别：硕士

多种食物中的氨基酸、双官能团酸、小肽等物质均能产生鲜味,其中的鲜味肽对食品滋味具有重要的作用,但目前关于鲜味肽的研究主要集中在从天然产物中分离、纯化得到不同呈味特性的小肽,对其呈味机理研究较少。鲜味是由鲜味受体感知的,现... 详细信息

多种食物中的氨基酸、双官能团酸、小肽等物质均能产生鲜味,其中的鲜味肽对食品滋味具有重要的作用,但目前关于鲜味肽的研究主要集中在从天然产物中分离、纯化得到不同呈味特性的小肽,对其呈味机理研究较少。鲜味是由鲜味受体感知的,现研究初步确定了可能的鲜味受体,但对其作用机制还需进一步研究进行阐明。因此对鲜味受体的结构及功能进行研究,尤其是鲜味物质(配体)与鲜味受体间的作用机制的进一步研究对探讨解释鲜味呈味机理具有十分重要的意义。本论文借助于分子模拟的方法,选择目前已鉴定的鲜味六肽为研究对象,研究鲜味受体T1R1/T1R3(T1R1,Taste receptor type 1 member1;T1R3,Taste receptor type 1 member 3)与鲜味六肽之间的相互作用,以期为食品风味研究及开发新的调味品提供一定的理论依据,也为研究鲜味肽呈味提供参考。主要研究结果如下:⑴利用同源建模软件MODELLER 9.15构建了鲜味受体T1R1/T1R3的初始结构,该模型经过能量优化之后得到鲜味受体结构模型。通过拉氏图对优化后的受体模型进行评估,表明鲜味受体模型中有99.5%氨基酸残基的φ,ψ二面角处于允许区,表明由同源建模得到的鲜味受体构型合理。⑵利用分子对接软件AutoDock 4.2进行七个鲜味六肽与鲜味受体T1R1/T1R3的分子对接,通过聚类分析与结合能评估对接结果,分别获得了七个鲜味六肽与鲜味受体结合时的最佳构象,从而得到七个鲜味六肽与鲜味受体的复合物,为后续复合物的动力学模拟提供了基础。⑶利用分子动力学软件GROMACS 5.13进行了鲜味受体T1R1/T1R3与鲜味六肽复合物的分子动力学模拟。50ns的模拟结束之后通过计算复合物、受体与六肽的骨架原子的均方根偏差(root-mean-square deviation,RMSD)表明各复合物体系均在模拟进行至20 ns之后进入稳定状态。根据模拟平衡后的复合物结构分析了七个鲜味六肽与鲜味受体之间的相互作用关系,结果发现鲜味受体上的氨基酸残基Cys62、Arg277、Arg281、Trp303、Ser306对鲜味六肽具有重要影响,其中Cys62与Arg281的影响更重要。利用MM-PBSA的方法计算了不同鲜味六肽与受体之间的结合能,从而表明不同鲜味六肽与鲜味受体之间的结合能力有差异。通过研究鲜味受体与鲜味六肽间的作用,为探讨肽的呈鲜机制、设计改造鲜味肽以提升肽的鲜味强度提供了一定的理论参考。

关键词：鲜味受体鲜味六肽分子模拟相互作用

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大鼠肠粘膜组织鲜味受体传感动力学研究

食品工业科技 2018年第23期39卷 84-88,110页

作者：刘谡瑶庞广昌刘源上海海洋大学食品学院上海201406 天津商业大学食品科学与生物技术学院天津300134 上海交通大学农业与生物学院上海200240

鲜味受体不仅存在于味蕾组织,也存在于肠黏膜等组织中。本研究以SD大鼠为研究材料,通过固定化肠黏膜组织制成传感器,对代表性鲜味物质:谷氨酸钠、肌苷酸二钠、鸟苷酸二钠进行了受体传感动力学测定。结果表明,鲜味受体与配体呈现出与酶-... 详细信息

鲜味受体不仅存在于味蕾组织,也存在于肠黏膜等组织中。本研究以SD大鼠为研究材料,通过固定化肠黏膜组织制成传感器,对代表性鲜味物质:谷氨酸钠、肌苷酸二钠、鸟苷酸二钠进行了受体传感动力学测定。结果表明,鲜味受体与配体呈现出与酶-底物相似的双曲线动力学特征。通过双倒数作图法,求出分别与其受体作用的激活常数K为:K_a=1.136×10^(-13)mol/L,K_b=1.443×10^(-13)mol/L,K_c=2.080×10^(-13)mol/L。说明肠粘膜组织对这三种鲜味物质的传感敏感性排序为:谷氨酸钠、肌苷酸二钠、鸟苷酸二纳。根据这3种鲜味成分的动力学特性,计算出谷氨酸钠、肌苷酸二钠、鸟苷酸二钠平均每个细胞上的受体个数分别为:2.30、2.89、4.16/cell;由此看出K越低,说明激活细胞内的活性越高,则信号越敏感,则达到受体-配体饱和时平均每个细胞上受体数目越少。谷氨酸钠、肌苷酸二难、鸟苷酸二钠信号放大倍数分别为:N_1=1.9055×10~4,N_2=1.6642×10~4,N_3=6.0799×10~3。此结果和所得到的活性常数与平均每个细胞上的受体数量相对应,说明配体与受体作用产生的信号输出的效率越高,则信号放大倍数也越大。综上,该传感器可定量化描述肠粘膜组织中的受体对相应配体的传感作用(激活常数)、效应受体个数和细胞信号级联放大作用,动力学参数可以为评价肠黏膜系统的各种受体对相应配体的传感活性及生理作用提供评价方法和科学依据。

关键词：鲜味受体肠黏膜传感器激活常数受体个数信号放大倍数

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鲜味肽与鲜味受体的研究进展

中国调味品 2019年第2期44卷 182-189页

作者：王莉伍圆明孙伟峰车振明丁文武西华大学食品与生物工程学院成都610039 衡阳师范学院生命科学与环境学院湖南衡阳421008

鲜味肽是一种重要的鲜味物质,具有补充、增强食品总体味感使其更加协调、柔和、浓郁的性质。鲜味肽与鲜味受体的相互作用可激活味觉系统级联信号传递使得大脑感知到鲜味,该作用决定了鲜味肽的呈味效果。文章对鲜味肽的来源及其序列结构... 详细信息

鲜味肽是一种重要的鲜味物质,具有补充、增强食品总体味感使其更加协调、柔和、浓郁的性质。鲜味肽与鲜味受体的相互作用可激活味觉系统级联信号传递使得大脑感知到鲜味,该作用决定了鲜味肽的呈味效果。文章对鲜味肽的来源及其序列结构特征、鲜味受体的种类及其信号传导机制以及鲜味受体对鲜味配体识别机制等研究现状进行了系统的论述,以期对鲜味肽与鲜味受体的相互作用模式及鲜味肽的挖掘、改造、应用等研究提供参考。

关键词：鲜味肽序列特征鲜味受体呈味机制

靶向人源鲜味受体T1R1的鲜味多肽检测系统及呈鲜机制研究

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靶向人源鲜味受体T1R1的鲜味多肽检测系统及呈鲜机制研究

作者：张传玺华东理工大学

学位级别：硕士

鲜味作为人类味觉感知的基本味道之一,在人类感知系统中至关重要。鲜味受体可以识别L-谷氨酸钠、核苷酸、有机酸及较大寡肽等多种鲜味物质,其中关于谷氨酸代谢型鲜味受体对L-谷氨酸钠的识别研究相对较为清晰,但另一类T1R1/T1R3鲜味受体... 详细信息

鲜味作为人类味觉感知的基本味道之一,在人类感知系统中至关重要。鲜味受体可以识别L-谷氨酸钠、核苷酸、有机酸及较大寡肽等多种鲜味物质,其中关于谷氨酸代谢型鲜味受体对L-谷氨酸钠的识别研究相对较为清晰,但另一类T1R1/T1R3鲜味受体由于膜蛋白难于表达和纯化的限制,结构未解析,导致其配体特征和机制并不明确,严重限制了食品鲜味的发展。目前,已确定人源T1R1受体胞外端（hT1R1-VFT）负责识别结合L-谷氨酸钠,但是否亲和鲜味肽及其结合规律特征尚不明确。因此,本研究利用两种重组蛋白异源表达系统进行T1R1受体胞外端蛋白的表达,以获得大量重组蛋白,基于蛋白-配体相互作用检测方法及计算模拟的手段建立靶向T1R1受体的鲜味多肽检测系统,从而探究不同鲜味多肽与hT1R1受体结合的动力学,解释鲜味肽呈鲜机理。主要研究内容如下:（1）构建hT1R1-VFT蛋白的哺乳动物细胞表达系统和大肠杆菌表达系统。哺乳动物细胞表达系统中,进行HEK293F细胞培养及目的基因转染后,Western-Blot验证目的蛋白质表达量极少,无法达到下一步研究与多肽配体亲和作用所需的蛋白量的要求。大肠杆菌原核表达系统中,以聚丙烯酰胺凝胶电泳分析诱导表达的T1R1-VFT目的蛋白,发现目的蛋白以包涵体形式存在,对包涵体进行变复性操作,利用改进的复性方法对目的蛋白进行逐步透析,缓慢降低变性剂的浓度,成功得到纯度较高、蛋白量符合实验要求的T1R1-VFT目的蛋白。最后,利用圆二色谱技术对复性后的T1R1-VFT蛋白进行分析,确认利用大肠杆菌表达系统得到的蛋白为具有正确折叠结构的目的蛋白。（2）基于表达的hT1R1-VFT目的蛋白,利用不同配体与受体相互作用检测方法,建立全新的靶向人源T1R1受体的鲜味多肽检测系统。首先合成四种鲜味多肽,通过荧光淬灭光谱法检测多肽与T1R1-VFT的亲和力,测得多肽GRVSNCAA的Ka值为479.55 M-1;KGGGGP为108.56 M-1;而L-谷氨酸钠的Ka值为32.97 M-1,故两种多肽相比于L-谷氨酸钠对hT1R1-VFT均有更强的亲和力。虽然KGDEESLA和TGDPEK的Ka值相对较低,分别为3.82 M-1和2.67 M-1,仍然表明鲜味肽可与hT1R1-VFT相互作用。所以,四种多肽均可通过荧光淬灭光谱法证明与hT1R1-VFT有亲和作用,且L-谷氨酸钠对T1R1-VFT的亲和力相对于多肽处于中等水平。利用表面等离子共振和等温滴定量热技术验证鲜味肽与T1R1-VFT之间的亲和力,模型拟合进一步表明八肽GRVSNCAA与T1R1-VFT有较强的亲和力,其余三种多肽同样与hT1R1-VFT表现出相互作用。本研究表明鲜味多肽对人源T1R1有较强的亲和作用,并且首次通过实验数据支持多肽靶向T1R1受体的猜想,初步建立了靶向人源T1R1受体的鲜味多肽检测系统。（3）确定鲜味多肽与T1R1-VFT相互作用后,结合计算模拟方法进一步分析二者的相互作用力与结合特征。利用同家族已解析的结构进行同源建模,评估模型合理性之后进行分子对接,随后进行MD模拟与结合自由能计算,进而寻找出T1R1受体与中长链鲜味肽的结合规律,以此来为下一步设计新的高强度鲜味肽奠定基础。通过MD模拟与结合自由能的分析,并结合多肽的性质研究,发现疏水性强的多肽表现为更高的亲和受体特征,与受体有更低的结合自由能,说明鲜味肽与T1R1-VFT受体形成更亲和的复合物,即鲜味肽的鲜味强度更高,感官评估的阈值更低。因此,筛选新型鲜味多肽的过程中,适当的疏水性氨基酸残基是值得考虑的因素。本研究通过异源表达hT1R1-VFT蛋白,利用配体与受体亲和作用检测方法与计算模拟手段深入研究了鲜味多肽对T1R1受体的结合机制,成功建立一套靶向人源T1R1受体的鲜味肽检测系统。我们的结果验证了鲜味多肽对hT1R1的高亲和力,且四种多肽的亲和力数据和感官评估鲜味阈值的趋势是相同的,由此认为鲜味受体T1R1是鲜味多肽的主要亲和受体;而常见的鲜味剂L-谷氨酸钠除了传统认知的结合谷氨酸代谢型受体以外,可以同时刺激T1R1,且刺激强度处于中等水平。计算模拟表明,多肽因构象变化占据hT1R1结合口袋中的不同结合位点是表现出不同鲜味阈值的重要因素,且多肽的疏水性在亲和过程中有重要贡献。本文建立的系统使得快速筛选高强度鲜味肽和基于T1R1受体的鲜味检测传感器的发展成为可能,有助于设计具有较高呈鲜能力的鲜味肽。

关键词：鲜味受体鲜味多肽相互作用力计算模拟亲和机制分析

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草鱼鲜味受体功能和进化的初步研究

草鱼鲜味受体功能和进化的初步研究

作者：孙健华中农业大学

学位级别：硕士

鱼类的食性是鱼类对其所生存的环境适应而产生的一种特性,且随本身不同的发育阶段和外界环境条件的变化而改变,这种食性表型的可塑性是鱼类在长期进化过程中对环境和食物条件适应的结果。味觉在鱼类对摄入食物的选择鉴别过程中起了决定... 详细信息

鱼类的食性是鱼类对其所生存的环境适应而产生的一种特性,且随本身不同的发育阶段和外界环境条件的变化而改变,这种食性表型的可塑性是鱼类在长期进化过程中对环境和食物条件适应的结果。味觉在鱼类对摄入食物的选择鉴别过程中起了决定性的作用。鲜味作为味觉的基本组成之一,与动物的食性密切相关。动物通过味蕾中的鲜味受体信号通路感知鲜味。那么,鲜味受体信号通路与鱼类食性有着怎样的关系呢?为初步探索鲜味受体信号通路在鱼类食性重塑中的表达调控机制,本研究以草鱼为研究对象,对食性发育重塑前的草鱼饲喂浮游动物,对食性发育重塑后的草鱼分别饲喂浮游动物和浮萍。然后提取三个不同处理组的草鱼食道的RNA,以草鱼基因组为参考采用lllumina高通量测序技术进行转录组测序,筛选鲜味受体信号通路中差异表达基因,分析不同食性对鲜味受体及其信号通路差异基因的影响;并通过电镜观察味蕾数量在草鱼食性发育重塑中的变化。同时,从数据库中获得脊椎动物鲜味受体基因序列和鱼类T1R (Taste receptor type1)家族编码蛋白核苷酸序列以及氨基酸序列,利用MEGA、PAML进行系统发育构建及正选择分析,研究鲜味受体基因在脊椎动物中的进化史、理解鲜味受体基因与摄食生态的关联性以及T1R基因家族在鱼类中的动态进化。结果表明：1.草鱼口咽腔底味蕾的数量在食性重塑后急剧增加,这种变化与其食性发育重塑是相适应的。鲜味受体信号通路中的T1R1(Taste receptor type1member1)以及下游信号Gγ3基因在草鱼食性重塑为草食性后与重塑前相比表达量显著下降,T1R3(Taste receptor type1member3)以及下游信号Gγ3基因在草鱼食性重塑后饲喂浮萍与饲喂浮游动物相比表达量显著下降。这说明鲜味受体基因T1R1、T1R3的表达量的下降与草鱼对鲜味感知力的的改变是一致的,并且鲜味受体信号通路在草鱼食性发育重塑过程中和饲喂不同饵料情况下存在不同的表达模式,揭示出草鱼在食性发育重塑和应答生态环境中食物源环境改变时,可能存在不同的遗传表达调控分子机制。2.脊椎动物鲜味受体基因的假基因现象与其食性之间不存在特定的相关性(草食性、肉食性和杂食性脊椎动物中都存在假基因),因此鲜味受体基因在脊椎动物中的进化是非常复杂的,因此从整体来看,假基因造成味觉功能的丢失与食性的专一性没有特定的关系,可能还有其它一些未知的生理和生态因素的作用。除现生肉鳍鱼类矛尾鱼外,系统发育分析表明T1R基因家族的分化可能发生在鱼类分化之前。T1R基因家族的进化在鱼类和其他脊椎动物中存在很大的差异：鱼类中T1R的多样化主要归因于T1R2(Taste receptor type1member2)的基因加倍且T1R3在个别谱系中也存在基因加倍,而在其他脊椎动物里,假基因是形成T1R多样化的主要原因。正选择分析表明T1R基因家族分化后在鱼类中主要受到负选择作用,表明T1R1、 T1R2和T1R3基因功能的保守性。

关键词：草鱼食性重塑鲜味受体功能进化假基因

基于计算机模拟方法研究鲜味肽与鲜味受体T1R1/T1R3-VFT之间的相互作用

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基于计算机模拟方法研究鲜味肽与鲜味受体T1R1/T1R3-VFT之间的相...

中国食品科学技术学会第二十届年会

作者：孟恒立姜水刘源上海交通大学农业与生物学院

受体和配体的相互作用是各种生化反应的基础,受体-配体相互作用在食品风味感知研究中具有重要意义,然而鲜味肽与鲜味受体的相互作用机制仍未得到全面解析。在本研究中,我们使用计算机模拟方法探究了鲜味肽与T1R1/T1R3-VFT受体之间的相... 详细信息

受体和配体的相互作用是各种生化反应的基础,受体-配体相互作用在食品风味感知研究中具有重要意义,然而鲜味肽与鲜味受体的相互作用机制仍未得到全面解析。在本研究中,我们使用计算机模拟方法探究了鲜味肽与T1R1/T1R3-VFT受体之间的相互作用机制。通过分子建模、分子对接和分子动力学模拟,我们分析了鲜味肽与T1R1/T1R3-VFT之间的结合位点、构象变化以及结合自由能。对鲜味受体模型进行质量评估发现,使用AlphaFold2构建的受体模型具有最佳的合理性。分子对接结果表明,鲜味肽主要通过氢键与鲜味受体T1R1-VFT结合,关键作用位点包括149THR、151ARG和108ASP等。通过分子动力学模拟与MM/PBSA结合自由能计算,发现鲜味肽与鲜味受体的结合产生了更稳定的复合物体系,其中带正电荷的氨基酸对总结合自由能产生了积极的贡献。本研究为更好地理解鲜味物质与鲜味受体之间的相互作用提供了理论支持。

关键词：鲜味肽鲜味受体 T1R1/T1R3-VFT 相互作用分子模拟

来源： cnki会议评论

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鲜味剂对猪味觉的调控及其机理

动物营养学报 2016年第5期28卷 1339-1344页

作者：刘清梅李方方张勇朱宇旌沈阳农业大学畜牧兽医学院沈阳110866

动物的采食量在实际生产中起着重要的作用。因仔猪对鲜味的偏爱,所以常在仔猪饲料中添加鲜味剂以提高仔猪的采食量。鲜味剂提高仔猪采食量的主要途径是通过刺激其味觉,从而促进口腔和胃肠道中的激素等分泌,以增加其对饲料的采食。本文... 详细信息

动物的采食量在实际生产中起着重要的作用。因仔猪对鲜味的偏爱,所以常在仔猪饲料中添加鲜味剂以提高仔猪的采食量。鲜味剂提高仔猪采食量的主要途径是通过刺激其味觉,从而促进口腔和胃肠道中的激素等分泌,以增加其对饲料的采食。本文从鲜味剂对猪味觉的调控进行阐述,旨在为鲜味剂在仔猪饲料中的应用提供理论依据。

关键词：鲜味剂仔猪味蕾信号传递胃肠道鲜味受体