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人工甘味料認識のメカニズムを解明 舌のセンサー役タンパク質

キーワード: 糖尿病

 ノンカロリー飲料やダイエット食品に使われる人工甘味料がヒトの舌にあるセンサー役の受容体タンパク質にどのように認識されるかを解明したと、東京大や新潟薬科大、サントリー生物有機科学研究所の研究チームが発表した。

 甘味の受容体は人工甘味料や砂糖などの糖類のほか、一部のタンパク質やアミノ酸も認識して甘いと感じさせる。甘味受容体は膵臓にも存在し、インスリンを分泌して血糖値を調節する仕組みに関与しているとみられることが最近あきらかになった。研究成果は新たな人工甘味料や糖尿病治療薬の開発に役立つと期待されている。
1種類で多数の甘味物質を識別できるヒト甘味受容体
 ヒトが甘味を感じる物質は数多い。砂糖をはじめとする糖類以外にも、「グリシン」や「D-トリプトファン」などのアミノ酸、「アスパルテーム」などの人工甘味料、「モネリン」などの甘味タンパク質など、さまざまな種類がある。これらの物質は甘いという共通点はあるものの、分子量や化学的性質は大きく違っている。

 一方、甘味物質を口腔内で感知する「ヒト甘味受容体」は1種類だけで、舌上皮にある「T1R2」と「T1R3」という甘味受容体を構成成分としている。最近の研究では、この受容体が多数の甘味物質により活性化されることがあきらかにされている。

 たった1つの受容体で多種類の甘味物質が感知されている仕組みなのだが、多様な構造をもつ甘味物質をどのように識別しているのかについては、不明な点が多く残されていた。

 研究では、分子シミュレーションによる受容体の甘味物質識構造の予測と、「点変異導入」ヒト甘味受容体における受容能評価により、甘味物質の認識メカニズムをあきらかにした。

 タンパク質は、20種類のアミノ酸がどのような順序で並んでいるかによって機能が決まる。その特定のアミノ酸残基をほかのものに置換することを点変異導入と呼び、これによってタンパク質の役割が変化することを調べることで、その役割を推定することができるという。

 研究チームはまず、ヒト甘味受容体の構造を受容体の活性化型構造をもとにシミュレーションした。次いで、受容体と甘味物質が結合する構造を分子動力学計算により予測した。受容体に特異的に結合する物質を「リガンド」と呼ぶ。研究チームは、このリガンド認識に深く関わる受容体側のアミノ酸残基を10ヵ所予測することに成功した。

 これら10ヵ所の残基は受容体の細胞外にある。甘味物質の認識に強く関わっており、甘味物質の化学的性質によって異なることが分かった。活性型受容体と甘味物質との結合モデルを構築することで、甘味受容体がリガンド受容ポケット中のアミノ酸残基を巧妙に使い分け、化学的性質の異なる多種類の低分子甘味物質を受容しているという。これにより、たった1つのヒト甘味受容体が多種類の低分子甘味物質を受容できる謎を解明できる。

 甘味受容体は口腔内以外にも、消化管、膵臓など、消化やエネルギー恒常性に関わる器官にもある。最近の研究では血糖値のセンサーの役割にも関わっていることが報告されている。

 甘味物質がどのようにして甘味受容体に認識されるかをあきらかにした今回の研究成果は、新規人工甘味料の開発のみならず、糖尿病治療薬の開発などにも応用できるという。「味覚と健康」という新しい領域が拓かれつつあると、研究グループは述べている。

 研究の詳細な内容は、4月20日付けで米オンライン科学誌「PLoS ONE」に掲載された。

ヒト甘味受容体における人工甘味料の認識機構の解明(東京大学農学生命科学研究科 2012年4月23日)

(Terahata)

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