1、2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所1甜味受體的研究進展甜味受體的研究進展2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所2內(nèi)容提綱一前言二動物味覺感受器和味覺神經(jīng)三甜味受體和-味蛋白四甜味受體在體內(nèi)的表達情況五甜味受體作用方式六結(jié)語2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所3 一、一、前言前言 科技發(fā)展科技發(fā)展動物生產(chǎn)性能動物生產(chǎn)性能采食量采食量通過研究動物的味覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及生理調(diào)控機制，有針對性地使用動物偏好的調(diào)味劑來提高動物的采食量。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所5 二、動物味覺感受器二、動物味覺感受器 和味覺神經(jīng)和味覺神經(jīng)2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所61.甜味感受器味蕾 味蕾是動

2、物產(chǎn)生味覺的主要感受器，主要分布于舌側(cè)緣和舌尖部。 大約每50 150個味蕾細胞組成一個味蕾。特殊的上皮細胞去極化形成突觸哺乳動物的舌中存在有5種大小、形態(tài)不同的乳頭 絲狀乳頭錐狀乳頭菌狀乳頭輪廓狀乳頭感覺和機械保護作用 其上皮中分布著味蕾，以辨別食物的味道葉狀乳頭2.甜味傳導神經(jīng) 鼓索神經(jīng)(CT)支配菌狀乳頭，對甜 、酸味敏感 舌咽神經(jīng)(NG)支配輪廓狀和葉狀乳 頭，對苦味敏感 Nimoniya等（1991）研究了各種味覺刺激對斷奶小鼠的鼓索神經(jīng)和舌咽神經(jīng)的影響。 舌咽神經(jīng) 鮮味信號傳入 鼓索神經(jīng) 甜味和咸味的輸送2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所9三、甜味受體和三、甜味受體和- 味蛋白

3、味蛋白 2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所101.動物甜味受體的結(jié)構(gòu)動物甜味受體的結(jié)構(gòu) 動物的味覺受體位于味覺細胞膜上。 許多蛋白質(zhì)，如離子通道、配體門控通道、酶和G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)均能充當味覺轉(zhuǎn)導的受體。 （ Lindeman，2001） 味覺功能學表明，甜味主要由味覺受體細胞頂膜上的G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)家族第3亞型即味覺受體第1家族（T1Rs）所介導。 （Montmayeur等，2002）T1R1T1R2T1R32022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所11胞外氨基端結(jié)構(gòu)域（ATD）,包含 一個捕蠅夾域半胱氨酸富集區(qū)跨膜區(qū)（TMD）短鏈碳末端尾巴（Jiang，2005）20

4、22-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所12VFTVFT甜味受體甜味受體Garbriella(2005) Jiang（2005）指出這些甜味）指出這些甜味蛋白能形成帶正電荷的蛋白能形成帶正電荷的“甜味手指甜味手指”深入狹窄、帶負電荷裂縫中從而與深入狹窄、帶負電荷裂縫中從而與受體蛋白結(jié)合。受體蛋白結(jié)合。 2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所13Jiang等，2005VFTVFTPiero，20022022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所15這與E61位點的負電荷有重要關(guān)系，也可能與E61位點減小E63的正電荷作用有關(guān)。Ser或AlaVal10Ala 而對于糖精鈉，也可能是因為豬的甜味受體蛋白第9位上的

5、蘇氨酸與人的不同，使糖精鈉與受體蛋白的空間相互作用較弱，從而失去甜味反應(yīng)。Thr-9豬與人甜味受體的差異豬與人甜味受體的差異 ： 已有試驗表明，某些對人能產(chǎn)生甜味感覺的甜味劑對豬等動物并不能產(chǎn)生反應(yīng)，如阿斯巴甜、甜蜜素、糖精鈉等多位點結(jié)合甜味理論2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所172. -味蛋白和甜味感知味蛋白和甜味感知 -味蛋白（-gustducin）是一種新型的轉(zhuǎn)導素樣G蛋白，屬Gi亞種，編碼354個氨基酸殘基，分子量在5060kD，它在舌上皮的所有味覺乳頭中均有表達，而在舌的非味覺感受區(qū)以及其他組織中均無表達，是一種味覺特異性G蛋白。 （McLaughlin等，1992） 在哺乳動

6、物中大約有3040的味細胞表達該蛋白。 研究發(fā)現(xiàn)，從魚到嚙齒類再到人的一些脊椎動物物種的味細胞中都有-味蛋白的表達，并且它所發(fā)揮的作用比較一致。 （Ding等，1998）雙瓶試驗雙瓶試驗-味蛋白敲除鼠蔗糖和人工甜味劑味覺神經(jīng)Wong等(1996)2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所19行為學和電生理研究行為學和電生理研究菌狀乳頭輪廓狀乳頭-味蛋白（Kim等，2003） -味蛋白敲除鼠的鼓索神經(jīng)(支配菌狀乳頭)對甜味響應(yīng)的降低程度遠大于舌咽神經(jīng)(支配輪廓乳頭)。原因 -味蛋白除在味蕾中表達外，在胃、胰臟和十二指腸的味細胞樣化學感受細胞中也有表達，因此推測-味蛋白可能是化學感受細胞的一種標志。

7、（Hofer等，1996）Kim等（2003） 或許輪廓乳頭對甜味的感受不依賴-味蛋白，而菌狀乳頭中存在依賴-味蛋白的甜味受體。原位雜交原位雜交只有只有1020的的T1R3陽性味細胞陽性味細胞共表達共表達-味蛋白味蛋白輪廓狀乳輪廓狀乳頭頭菌狀乳頭輪廓狀乳頭T1R2+T1R3-味蛋白90%3.甜味基因位點 Sac基因基因是感受糖和人工甜味劑的主要遺傳位點（Li等，2002；Montmayeur等，2001），控制著小鼠對糖精、蔗糖和其他甜味物質(zhì)的敏感性。 （Montmayeur和Matsunami，2002） 定位克隆技術(shù)將Sac區(qū)域定義為小鼠第四染色體遠端的一個194kb片斷。 Bachman

8、ov（2001）有試驗證明T1r3與Sac基因密切相關(guān)，不同味覺鼠系的T1r3基因序列的多態(tài)性能引起Sac基因表型的變化，推測T1R3基因等同于Sac基因。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所23（Montmayeur等，2001)（Nelson等，2001)Sac locus2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所24T1r3基因包含6個外顯子，編碼858個氨基酸。 （Eduardo Sainz,2001）有甜味感受能力小鼠C57BL/6J無甜味感受能力小鼠129/S（Eduardo等，2001） 二者有6個氨基酸不相同，其中3個位于胞外域N末端，與異二聚體結(jié)合部位相關(guān)T1R3基因序列推測這

9、種氨基酸序列的多態(tài)性影響了異二聚體的形成，可能是引起兩類小鼠甜味感受能力不同的原因。 Kim等（2006）研究了人T1Rs基因家族的單核苷酸多態(tài)性，結(jié)果表明基因T1r1和T1r3相對于T1r2來說變異較小, T1r3是最保守的。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所27 四、四、甜味受體在體內(nèi)的甜味受體在體內(nèi)的 表達情況表達情況2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所281.甜味受體在舌面的表達情況甜味受體在舌面的表達情況 根據(jù)不同味覺細胞受體配體作用機制表明，T1Rs受體之間以異二聚體的形式發(fā)揮功能。 T1R1和T1R2都需要與T1R3共同表達才具有活性。 （Jiang等，2005b；Ozec

10、k等，2004；Scott等，2004） 在三種鼠的舌乳頭味覺細胞中，有1530的細胞表達了T1R3基因，但T1R1、T1R2在任何味細胞中均不會單獨表達。 （Bachmanov等，2001；Max等，2001；）2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所29 （Nelson等，2001）菌狀乳頭輪廓狀乳頭2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所30 利用雙標記熒光原位雜交試驗表明T1R3與T1R2共表達于所有的輪廓狀和葉狀乳頭中。而T1R1與T1R3共表達于菌狀乳頭中。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所31因此，根據(jù)不同T1R受體相應(yīng)基因的組合表達，可將味覺細胞分為三類，即共表達T1R1和T1

11、R3的細胞，共表達T1R2和T1R3的細胞，以及僅表達T1R3的細胞 。 （ Nelson等，2001；Montmayeur等，2001）2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所32根據(jù)異二聚體T1R2/T1R3不同的配體識別特性，T1R2在甜味受體結(jié)合配體功能上比T1R3發(fā)揮更加重要的作用。 用已敲除T1R2的老鼠轉(zhuǎn)入人體T1R2基因，其表達了與人體相似的味覺偏好 。Zhao（2003）T1R3缺失的小鼠對人造甜味劑沒有偏好，對天然糖類表現(xiàn)出減弱的反應(yīng)。Sami等（2003）一個功能性甜味受體必需有T1R2和T1R3的參與Xu等(2004)各種甜味劑的結(jié)構(gòu)多樣性一定程度上取決于不同配體結(jié)合位點

12、的存在Hong等（ 2004）2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所33結(jié)論結(jié)論 T1R3很可能不是甜味和鮮味受體的功能性組件，而只是一個伴侶蛋白質(zhì)，作用是使T1R1和T1R2適當?shù)恼郫B和胞內(nèi)易位，或者T1R3的跨膜區(qū)可能在受體從基態(tài)向激發(fā)態(tài)的轉(zhuǎn)變中發(fā)揮著關(guān)鍵作用（Jiang，2005a）。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所342.異二聚體異二聚體T1R2/T1R3中各亞基的功能中各亞基的功能 Hong（2004）設(shè)計了一種T1Rs的嵌合體，將不同來源的N端胞外域和C末端跨膜區(qū)域及胞內(nèi)域作為嵌合體的兩個部分。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所35Hong（2004）2022-6-3四川

13、農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所36Jiang，20052022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所37 T1R2 N端胞外區(qū)是阿斯巴甜、Neotame等的重要結(jié)合位點，T1R3的跨膜區(qū)調(diào)控動物對甜蜜素的甜味感知。結(jié)論2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所383.甜味受體在腸道黏膜中的表達情況甜味受體在腸道黏膜中的表達情況 Dyer等（2005）最先發(fā)現(xiàn)小腸黏膜中也有甜味G蛋白偶聯(lián)受體家族的成員（T1R13）的表達。甜味受體-味蛋白小腸腔內(nèi)上皮細胞小腸腔內(nèi)上皮細胞作用包括感受、識別食入糖類和調(diào)控隨后的甜味轉(zhuǎn)導，從而調(diào)節(jié)腸道對糖類吸收能力的調(diào)節(jié) 。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所39逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)技術(shù)

14、克隆CD-1小鼠小腸近端黏膜mRNA序列分析證實所有的PCR產(chǎn)物與已報道的從舌味蕾克隆的小鼠序列有100的同源性味覺受體是在近端腸道表達的2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所40 利用實時PCR技術(shù)和蛋白印跡分析表明甜味受體成員和-味蛋白都縱向縱向表達于小腸的各段，表達量較低，與舌上測得結(jié)果相似 。 （原因） 在mRNA和蛋白質(zhì)水平上，T1R2、T1R3在小腸中部和空腸的表達水平比小腸近端和遠端要稍微高些，而T1R1 mRNA在小腸遠端的表達更高2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所41 沿隱窩絨毛軸分離了細胞群測定味覺受體在小腸橫截面放射狀方向的表達情況，該模式揭示了在絨毛細胞中T1R2和

15、T1R3的表達比隱窩中高，而T1R1在隱窩中的表達水平比絨毛中稍高，而且各個部分中T1R2的表達量是最高的。 2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所42 Carole等（2007）: T1R1、T1R2、T1R3和-味蛋白在十二指腸、空腸、回腸和結(jié)腸中均有表達，但T1R2沒有在小鼠和人的胃中或小鼠的結(jié)腸中被發(fā)現(xiàn)。 原因可能是方法不同，或是因為Dyer所用的抗體不適合測定微量的T1R2。 T1R2在胃腸道中是有微量表達的，T1R1和T1R2表達模式的差異反應(yīng)了胃腸道不同部分功能之間的差異。 推測胃腸道中的味覺信號轉(zhuǎn)導蛋白可能參與動物的食欲調(diào)控，并與已知有食欲調(diào)節(jié)作用的激素和多肽之間可能存在共表達

16、機制。 T1R2在回腸中表達，這提示它可能牽涉到回腸調(diào)節(jié)機制，通過此機制回腸中的養(yǎng)分可抑制胃排空，進而減少輸送到小腸中的養(yǎng)分。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所44 五、甜味信號轉(zhuǎn)導途徑五、甜味信號轉(zhuǎn)導途徑2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所45 味覺細胞存在兩種不同但又相互依賴的甜味信號轉(zhuǎn)導模式，轉(zhuǎn)導不同性質(zhì)的甜味刺激 。 （Robert等，2002）（1）以蔗糖為代表的天然糖類利用的是環(huán)腺苷酸(cAMP)途徑 (Bernhardt等，1996；Naim等，1991)（2）人工甜味劑和一些氨基酸利用的是三磷酸肌醇(IP3)和二酯酰甘油(DAG)途徑 （Bernhardt等，1996；U

17、chida和Sato，1997)ACcAMPPKAInhibit basolateral K+ conductancedepolarization NT releasePLCPIDAG IP3PKCInhibit K+ conductanceT1RsT1RsCa2+ storeVarkevisser（2000）PKC的活化的活化人工甜味劑信號轉(zhuǎn)導途徑人工甜味劑信號轉(zhuǎn)導途徑某些味蕾蔗糖的某些味蕾蔗糖的信號轉(zhuǎn)導信號轉(zhuǎn)導PKC抑制劑抑制劑蔗糖蔗糖 蔗糖的信號轉(zhuǎn)導途徑可能與人工合成甜味劑的信號轉(zhuǎn)導途徑負偶聯(lián)。人工合成甜味劑人工合成甜味劑IP3Ca2+ storeCaM-PDE+cAMP蔗糖的甜味反應(yīng)蔗

18、糖的甜味反應(yīng) 都通過阻斷細胞靜息K電流，使味覺細胞去極化，可能共同作用于相同的K通道，并且二者表現(xiàn)出交叉適應(yīng)性 。 （ Cummings等，1996）天然糖類通過Ca2+內(nèi)流引發(fā)動作電位；人造甜味劑則通過釋放胞內(nèi)貯存的Ca2來產(chǎn)生動作電位。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所502022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所51 六、結(jié)語2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所52各種動物由于甜味受體結(jié)構(gòu)的不同而產(chǎn)生不同的甜味反應(yīng)，豬等哺乳動物對甜味劑是否有反應(yīng)，與受體蛋白分子上的蘇氨酸殘基的不同有密切的關(guān)系。動物腸道黏膜內(nèi)也有T1Rs家族的表達，其作用為感受腸道內(nèi)單糖分子，調(diào)控甜味轉(zhuǎn)導并可能參與動物

19、攝食調(diào)控等。甜味受體位于味覺細胞膜上，為GPCRs家族第三亞型，以異源二聚體T1R2/T1R3形式發(fā)揮作用。動物舌上分布著5種舌乳頭，其中輪廓狀、葉狀和菌狀乳頭行使了味覺感受的功能。存在的問題及研究方向存在的問題及研究方向 腸道味覺信號轉(zhuǎn)導蛋白的存在提示動物胃腸道某些細胞參與了食欲調(diào)節(jié)過程。 小腸T1Rs家族的存在為小腸內(nèi)養(yǎng)分感知的分子和細胞活動提供更多理論依據(jù)，并可調(diào)節(jié)某些腸道疾病，促進治療化合物和營養(yǎng)學助劑的發(fā)展 。 豬與人甜味受體結(jié)構(gòu)的差異造成二者甜味感受的不同，提示必須研發(fā)豬飼料特異性的甜味劑。 -味蛋白與甜味感受以及甜味轉(zhuǎn)導的具體過程目前還不清楚。 甜味受體的研究目前多停留在人和嚙齒

20、類動物方面，在豬上的研究較少。2022-6-3四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)所54參考文獻孔建強，池云花，劉振婭.甜味機制的研究進展.生命的化學.2002.22（4）：327329.李蕾蕾，張根華，鄧少平.甜味識別與轉(zhuǎn)導機理.動物醫(yī)學進展.2006.27（8）:1214.Amrein H，Bray& Bitter-sweet solution in taste transduction 【J】Cell，2003，112：1920Avenet,P.,Hofmann,F.,and Lindemann,B.Transduction in taste receptor cells requires cA

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