撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

“甜味”是人類最具代表性且跨越文化的典型感官體驗之一，它能激發人類和動物的食欲反應，促使攝入高能量的食物來源，并促進包含關鍵宏量營養素的飲食。在人類身上，它還會喚起愉悅、滿足和舒適的感覺。

早在 2001 年，Charles S. Zuker等人就發現了哺乳動物的甜味受體，表明了它是由兩種蛋白質 TAS1R2 和 TAS1R3 組成的異源二聚體，屬于 C 族 G 蛋白偶聯受體（Class C GPCR）。值得注意的是，這個單一的甜味受體能夠識別各種甜味化合物，包括天然糖類、人工甜味劑、D-氨基酸以及一類甜度極高的蛋白質；實際上，這些化學物質之所以嘗起來“甜”，是因為它們激活了這種共同的甜味受體。

近年來，幾種哺乳動物感覺受體的結構已陸續被解析（包括溫度、機械、嗅覺、苦味、癢覺以及痕量胺受體），盡管人類甜味受體在人類味覺中至關重要，但其結構卻一直未被解析。

2025 年 5 月 7 日，哥倫比亞大學Charles S. Zuker實驗室（ 博士后張舉恩和博士生陸政元為論文共同第一作者）在國際頂尖學術期刊Cell上發表了題為：The structure of human sweetness 的研究論文。

該研究首次解析了人類甜味受體的結構及其識別甜味分子的結構基礎，從而詳細揭示了我們的舌頭是如何感知甜味的，這項研究可能為研發更健康的碳酸飲料、口香糖以及其他甜食鋪平道路。

在人類中，對甜味的檢測以及最終的感知始于口腔，在那里專門負責甜味感知的味覺受體細胞（TRC）與天然糖類、人工甜味劑以及其他甜味化學物質相互作用。人類的甜味味覺受體細胞在其細胞表面表達一種甜味受體，該受體啟動一系列信號傳導事件，從而讓我們對甜味刺激產生強烈的吸引力。

在這項最新研究中，研究團隊成功構建了人類甜味受體TAS1R2-TAS1R3的穩定蛋白復合體，并排除了樣品中同源二聚體的干擾。然后，利用冷凍電鏡（cryo-EM）解析了甜味受體與兩種最廣泛使用的人工甜味劑——三氯蔗糖和阿斯巴甜結合時的高分辨率三維結構。

總體上看，甜味受體呈現出明顯的不對稱性。其中，TAS1R3 的 VFT 處在開放狀態，而 TAS1R2 的 VFT 處于閉合狀態，這提示了只有 TAS1R2 亞基結合了配體分子。對 VFT 區域的進一步的分析也在 TAS1R2 的 VFT 結合口袋中發現了配體的電子密度，且由此揭示出配體與結合口袋的氨基酸殘基之間的關鍵相互作用。

研究團隊隨后對結合口袋中的多個氨基酸位點進行點突變，并在細胞中檢測受體介導的下游鈣信號，以評估這些位點在甜味劑結合中的作用。結果顯示，多處點突變都可顯著影響受體功能，且對不同配體（三氯蔗糖、阿斯巴甜和蔗糖）的影響不盡相同，這也與結構中觀察到的一些差異相符合。因此，不同甜味分子可共用同一結合口袋激活甜味受體，但其具體的相互作用機制有所不同。

該研究的核心發現：

• 兩個 GPCR 亞基（TAS1R2 和 TAS1R3）組裝以識別甜味配體；

• TAS1R2 亞基結合配體并與 G 蛋白偶聯；

• 一個常見的結合口袋能識別三氯蔗糖和阿斯巴甜；

• 三維突變分析表明 TAS1R2 和 TAS1R3 亞基之間存在協調的結構變化。

這些研究結果揭示了人類甜味檢測的結構基礎，為單個甜味受體如何介導我們對如此廣泛的甜味化合物的所有反應提供了見解，并為依據人類受體的結構設計新一代味覺調節劑開辟了獨特的機會。

糖類長期以來一直誘惑著人類的味蕾，最近幾十年來，糖類攝入量的大幅增加嚴重損害了公眾健康。而正是甜味受體導致了糖類對于人類永不滿足、永無止境的吸引力。而現在，我們獲得了甜味受體的結構，或許就能找到調控其功能的方法，例如，使用靶向甜味受體的化合物來改變舌頭味蕾對天然糖類的感知方式，幫助研發更健康的碳酸飲料、口香糖以及其他甜食。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00456-8