摘要
甜味觉是灵长类动物的五种基本味觉感知之一，影响着灵长类动物的饮食偏好与选择，对灵长类动物的健康及生存具有极其重要的意义。甜味是由位于口腔的味蕾细胞细胞膜上的G蛋白偶联受体（GPCR）Tas1r2/Tas1r3（T1R2/T1R3）异源二聚体所介导的，甜味剂与甜味受体相互作用，诱发后者构象发生改变，从而使甜味受体被激活。迄今为止，对于人类甜味受体的研究已经取得了很大的进展。然而，除了人类以外的其他灵长类动物甜味受体的信息仍然很少，灵长类动物甜味受体的结构与功能之间的关系，尤其是决定甜味感知物种依赖性的分子机制尚不清晰。 首先，根据之前的报道可知，灵长类动物甜味感知具有物种依赖性，由此通过对40种灵长类动物的甜味受体进行全面系统的序列、结构、功能分析，以期阐明灵长类动物甜味受体功能的多样性、进化以及介导其物种依赖性的分子决定因素。结果发现，T1R2和T1R3这两个亚基中都存在显著的分类学聚类分布和特征（相互作用、共同进化和上位显性），这一结果也被序列相似网络和系统发育分析的氨基酸保守/突变结果所证实。这些特征在一定程度上解释了先前报道的灵长类动物对于甜味感知的行为学实验结果。 其次，为阐明人类甜味受体对于天然来源的甜味剂甜菊糖苷（stevioside,STV）的作用机制，基于报道过的人类甜味受体与阿斯巴甜、色氨酸等小分子甜味化合物的结合方式，在人类甜味受体T1R2和T1R3中设计了一些单突变位点（T1R2:S40、K65、I67、Y103、D142、S144、S165、P277、D278、E302、S303、D307、R378、R383;T1R3:R52、E105），并在细胞水平上测定其对甜菊糖苷的活性，对这些甜味受体的突变体进行功能表征。根据上述实验结果，进行甜菊糖苷与人甜味受体的分子对接模拟，将对甜菊糖苷的活性下降的突变位点作为分子对接时的锚定点（T1R2:S40、K65、Y103、D142、S165）。结合体外实验和分子对接模拟，在甜味受体结合口袋附近确定了与甜菊糖苷的功能相关的一些关键残基（活性下降的氨基酸位点：T1R2中的S40、N44、Y103、D142、S144、S165、P277、D278，活性完全丧失的氨基酸位点T1R2中的K65、I67、R383及T1R3中的E105）。这些残基通过氢键或者疏水作用等相互作用对甜味受体的配体识别以及影响甜菊糖苷的活性程度方面发挥了重要作用。 接着，基于第二章的序列分析发现一个有趣的地方，即之前报导的生理行为测试结果表示对阿斯巴甜的刺激不敏感的原猴类狐猴可能能够感知到阿斯巴甜。通过对科氏倭狐猴（coquerel’ssifaka）的甜味受体T1R2/T1R3及其T1R2上的两个定向突变体（T1R2:S40T和D142E）进行体外细胞学功能分析，进一步验证了这一推测。以上研究结果促进了对于灵长类动物甜味受体的多样性、功能和进化的理解。 本研究通过对灵长类动物甜味受体进行全面的序列与结构分析以及细胞水平功能研究，阐明了灵长类动物甜味受体多样性、功能和进化的分子机制，再以此为基础探究二种不同来源的甜味剂与甜味受体之间的相互作用机理。本研究不但为今后设计新型优良甜味剂打下基础，也为灵长类动物甜味受体的功能与进化研究提供了新的视角。
NETL