Thegoodtasteofpeptides(多肽)

1、The good taste of peptides多肽的好味道多肽的好味道內(nèi)容l摘要摘要l前言前言l正文正文接受食物接受食物甜味肽甜味肽鮮味肽鮮味肽苦味肽苦味肽味覺受體及相互作用味覺受體及相互作用苦味苦味-甜味組合：味道和手性甜味組合：味道和手性結(jié)論結(jié)論摘要摘要l肽的味道基本上覆蓋整個(gè)味覺范圍:酸、甜、苦、咸、鮮。酸味、咸味是由于終端帶電或側(cè)鏈帶電, 反映的是化合物的兩性離子特性或許多側(cè)鏈的特性，而不是肽的電子或構(gòu)象特性。其他三個(gè)味（甜,鮮和苦味）是由不同的肽所表現(xiàn)出來的。l文章描述了主要甜、鮮和苦味肽，及他們與食物是被接受或拒絕的關(guān)系。以及我們所知的與他們相互作用的受體。 前言前言l肽有多

2、種生物學(xué)功能,主要是作為激素或信號(hào)分子。僅僅引用幾個(gè)最重要的生物活性肽：阿片類藥物、抗生素、免疫刺激劑、降血鈣素、速激肽、血管活性腸肽等。l對(duì)肽的味道描述關(guān)鍵的一年是1969年。在當(dāng)時(shí)兩篇論文總結(jié)了與肽的味道相關(guān)的知識(shí),而第三篇文章發(fā)現(xiàn)了阿斯巴甜。Kirimura等人測(cè)試了60種不同肽，發(fā)現(xiàn)與那些組成簡(jiǎn)單的氨基酸相比他們的味覺強(qiáng)度很弱。研究肽的味覺特征可以分為三組:1.富含酸性殘基,有酸味；2.富含疏水的殘基,有苦味；3.一個(gè)更加平衡的組分,幾乎沒有味道。正如前面提到過的咸、酸味沒有反映肽的電子或構(gòu)象特性。大約在同一時(shí)間Mazur等人報(bào)告:合成稍長(zhǎng)的肽時(shí), 他們意外發(fā)現(xiàn)天冬氨酰苯丙氨酸甲酯是甜

3、的,它的甜度是蔗糖的100-200倍。l后來發(fā)現(xiàn)不論是合成的還是天然的很多肽都具有明顯的甜,鮮或苦味。多肽的識(shí)別也與食物是否被接受有關(guān)。接受食物接受食物l傳統(tǒng)上,人們把有獨(dú)特味覺的物質(zhì)分為四類:甜、苦、酸、咸。在這四個(gè)類別中,甜味食品被廣泛接受，苦味食品被排斥。第五種味道稱為鮮味,即與谷氨酸鈉(味精)相同的味道及肉類食品的特殊鮮味。甜、苦和鮮味是五類味覺中對(duì)食物被接受還是拒絕起決定作用的。l人們普遍推測(cè),甜味分子的識(shí)別使得人們接受糖,鮮味能識(shí)別蛋白質(zhì),因?yàn)槿藗兿嘈捧r味受體能夠感知多肽或來自于蛋白質(zhì)水解的氨基酸,苦分子檢測(cè)能保護(hù)人類不攝入有毒化合物。鮮味分子曾被稱為味道增強(qiáng)劑。像大多數(shù)動(dòng)物一樣,

4、盡管人類天生厭惡苦味的分子,但是人們并不是絕對(duì)的拒絕苦味食品。由于文化原因或者是不同的口味間存在的復(fù)雜關(guān)系,人類喜歡某些苦味食物,特別是啤酒、咖啡、茶、奶酪等。甜味肽甜味肽l1969年，人們?cè)谘芯靠節(jié)兯幬飼r(shí)發(fā)現(xiàn)了甜味劑天門冬氨酰苯丙氨酰甲酯 (簡(jiǎn)稱ASP, Asparame),它屬于二肽化合物, 不久人們合成了1000多種的類似甜味化合物。ASP的甜度是蔗糖的200倍,所以ASP是有營養(yǎng)價(jià)值的低熱量甜味劑。要確定分子以什么樣的構(gòu)象與受體結(jié)合,才能得到與受體結(jié)合的部位的形狀。lTemussi等人依據(jù)Kier的三角形學(xué)說理論，通過剛性甜味化合物的精確重疊，建立了“Temussi模型”-直接反應(yīng)甜

5、味受體空穴的大致形狀。lGoodman等人合并了Temussi模型的大部分，將受體空穴的空間區(qū)域進(jìn)行分劃，得到了更精確的受體模型-“Goodman模型”。鮮味肽鮮味肽l美味肽（BeefyMeatyPeptide,BMP）最初是由Yamasaki從牛肉的木瓜蛋白酶消化液中分離的八肽，經(jīng)鑒定其序列為H-Lys-Gly-Asp-Glu-Glu-Ser-Leu-Ala-OH。l國外報(bào)道了化學(xué)合成法合成的BMP的一些性質(zhì)，如有很強(qiáng)的鮮味，與食鹽有較好的協(xié)同作用，鮮味肽不影響其它味覺(酸、甜、苦、咸)，且增強(qiáng)其各自的風(fēng)味特征。l鮮味肽的氨基酸序列中一般含有Glu或Asp等親水性氨基酸?？辔峨目辔峨膌Min

6、amiura等人從牛奶酪蛋白消化物中分離出三個(gè)苦味肽 ：BPIa(H-Arg-Gly-Pro-Pro-Phe-Ile-Val-OH，苦味閾值=0.05mM)，BPIc(H-Val-Tyr-Pro-Phe-Pro-Pro-Gly-Ile-Asn-His-OH，苦味閾值=0.05mM)和BPII。l后來人們發(fā)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的環(huán)二肽(Trp-Leu）,Shiba等人進(jìn)一步研究表明,它有四個(gè)立體異構(gòu)體（L-L,D-D,L-D和D-L）具有相當(dāng)?shù)目辔?閾值為0.03-0.06mM。l苦味肽存在于很多的天然食品和豆餅、醬油、乳酪和魚子醬等發(fā)酵產(chǎn)品中，尤其在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生大量的苦味肽。lOtagiri等合成了B

7、PIa、BPIc和許多片段的類似物。并得出結(jié)論：在所有情況下,當(dāng)精氨酸與脯氨酸連接時(shí)就有一個(gè)強(qiáng)大的苦味，如H-Arg-Pro-OH，H-Gly-Arg-Pro-OH，H-Arg-Pro-Gly-OH。 l研究表明，肽的苦味來源于肽中的疏水性氨基酸，如Arg、Leu、Phe和Pro，其疏水殘基是苦味受體的結(jié)合位點(diǎn)。肽鏈中的疏水性氨基酸不像完整蛋白質(zhì)分子中的疏水性氨基酸被包藏在分子內(nèi)部，而暴露在外，接觸味蕾，產(chǎn)生苦味，疏水性氨基酸側(cè)鏈暴露越多，苦味強(qiáng)度越大。味覺受體及相互作用味覺受體及相互作用l味覺的感受部位即味覺細(xì)胞(taste receptor cell,TRC),多位于味蕾中央,細(xì)胞的游離端

8、呈毛狀突起即微絨毛,微絨毛上存在多種受體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)咸味和酸味的受體是離子通道耦聯(lián)受體, 其他味覺的受體被認(rèn)為是G蛋白耦聯(lián)受體(G-protein-coupled receptors,GPCR) 。lG蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor,GPCR），又稱為7個(gè)螺旋跨膜蛋白受體(7TM receptor),是人體內(nèi)最大的蛋白質(zhì)家族, 根據(jù)其序列的相似性以及與配基的結(jié)合情況,共分為5個(gè)亞家族,分別是:A族-視紫紅質(zhì)受體、B族-類分泌素受體、C族-親代謝性谷氨酸鹽和信息素受體、D族-菌信息素受體和E族-AMP受體(cAMP receptor)。l目前已確定的味覺受體家族

9、有味覺受體第1家族（T1R）和味覺受體第2家族（T2R)。其中T1R家族由T1R1、T1R2和T1R3蛋白組成，這三個(gè)受體都是GPCR。lT1R家族屬于G蛋白耦聯(lián)受體(GPCR) C亞型家族成員,這個(gè)家族還包括mGluRs、鈣敏受體等。T1R是一類獨(dú)具特色的GPCR,它們擁有大的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域,其中包括捕蠅夾域(VFTD),半胱氨酸富集域(CRD)和七次螺旋跨膜域(7TMD)。lVFTD主要負(fù)責(zé)配體的識(shí)別與結(jié)合,7TMD有3個(gè)細(xì)胞內(nèi)環(huán)和3個(gè)細(xì)胞外環(huán),細(xì)胞內(nèi)環(huán)和它們相應(yīng)的跨膜區(qū)段高度保守,是G蛋白的結(jié)合位點(diǎn),而各成員的細(xì)胞外環(huán)差異很大,是配體結(jié)合區(qū)。lT1R受體以異源二聚體的形式發(fā)揮作用:T1R1

10、和T1R3蛋白共表達(dá)成為鮮味受體，T1R2與T1R3蛋白結(jié)合形成甜味受體。T2R則是苦味受體。 圖2 兩類GPCR分子模型。(A)C類GPCR的異源二聚體,像甜(T1R2-T1R3)或鮮味(T1R1-T1R3)受體的VFTD、7TMD。 (B)普通的GPCR二聚體,像卷曲的T2R苦味受體。T1R2-T1R3受體可以綁定所有的甜分子:糖,一些D-氨基酸，甜蛋白和許多合成甜味劑。圖3 阿斯巴甜的模擬甜味受體位點(diǎn)和“Temussi模型”比較。(A) T1R3受體VFTD域與阿斯巴甜的結(jié)合部位。(B)阿斯巴甜分子模型“Temussi模型” 。圖4顯示了兩個(gè)受體模型的平衡。Roo為雙開形態(tài)模型，Aoc為

11、復(fù)合形態(tài)模型。 (A)缺乏配體時(shí)，mGluR1的Roo和Aoc之間的轉(zhuǎn)化。(B)谷氨酸存在時(shí)，mGluR1的Roo和Aoc的轉(zhuǎn)化平衡。(C)阿斯巴甜存在時(shí)，T1R2-T1R3的 Roo_AB和Aoc_AB的轉(zhuǎn)化平衡。 mGluR1的VFTD是一個(gè)同源二聚體顯示為兩個(gè)相同顏色；Aoc這種形式有利于接受谷氨酸。對(duì)于甜味受體,T1R2的VFTD顯示為一個(gè)淺綠色,而T1R3的VFTD顯示為一個(gè)深綠色。A、B中的Aoc是活躍形式是最有可能的活性構(gòu)象。圖5 (A)甜蛋白外部綁定T1R2-T1R3誘導(dǎo)不活躍的雙開形態(tài)轉(zhuǎn)換為活躍的開放封閉形態(tài)。(B)甜蛋白與甜味受體通過硅元素對(duì)接形成的復(fù)雜體如圖5B所示?？辔?/p>

12、苦味-甜味組合：味道和手性甜味組合：味道和手性l甘氨酸、L-丙氨酸是甜的。而除了谷氨酸外，大多數(shù)極性L-氨基酸是無味的,非極性的氨基酸是苦的。非極性氨基酸構(gòu)象發(fā)生反轉(zhuǎn)，那么他們的味道從苦變甜: L-Trp,L-Phe和L-Tyr是味苦的,而D-Trp,D-Phe和D-Tyr是甜的。l阿斯巴甜和其同分異構(gòu)體的關(guān)系更讓人吃驚:H-L-Asp-L-Phe-OMe非常甜,而-D-Asp-D-Phe-OMe以及兩個(gè)非對(duì)映體H-D-Asp-L-Phe-OMe，H-L-Asp-D-Phe-OMe是苦的。四個(gè)阿斯巴甜同分異構(gòu)體的分子模型及呈味如圖所示。l苦肽如何誘導(dǎo)苦刺激?解釋是：鮮味受體由一個(gè)專門研究苦味的

13、細(xì)胞所發(fā)起的:通過苦-甜配對(duì)中苦味成分的苦味刺激T1R1-T1R3受體。味蕾細(xì)胞的信號(hào)經(jīng)由兩類細(xì)胞,即受體細(xì)胞，它檢測(cè)和轉(zhuǎn)換甜、苦和鮮味化合物，突觸前細(xì)胞。受體細(xì)胞與突觸前細(xì)胞溝通,使得味覺細(xì)胞應(yīng)對(duì)多種味道的刺激。根據(jù)Tomchik等人的研究,大約味蕾中80%的受體細(xì)胞只對(duì)一種味道刺激做出回應(yīng)，80%的突觸前細(xì)胞應(yīng)對(duì)兩個(gè)或更多不同的味道。l單個(gè)味覺細(xì)胞能回應(yīng)多種味道有三種可能的解釋:(1)許多受體細(xì)胞可以管理多個(gè)味覺感受器，(2)受體細(xì)胞之間可能存在交叉效應(yīng)，(3)細(xì)胞分類時(shí)邊緣細(xì)胞有不確定性。(2)似乎是最合理的解釋: 來自兩個(gè)鮮味和苦味細(xì)胞的信號(hào)可能集中于相同的突觸前細(xì)胞。如果這樣的鮮味細(xì)胞受到苦味-甜味配對(duì)中“苦味”的刺激。這個(gè)信號(hào)將被解釋為苦味。相反,它將會(huì)刺激很多的鮮味細(xì)胞,因此鮮味將掩蓋苦味。圖7-甜味(T1R2-T1R3)和鮮味(T1R1-T1R3)受體模型的比較。(A)異質(zhì)二聚體T1R2-T1R3甜味受體。(B)異質(zhì)二聚體T1R1-T1R3鮮味受體。(C)圖片說明味覺細(xì)胞之間的關(guān)系,解釋了苦味和鮮味受體細(xì)胞之間可能的交叉效應(yīng)。結(jié)論l阿斯巴甜是目前應(yīng)用最廣泛的人造甜味劑