常喝咖啡的人都有這種體驗:一杯咖啡聞起來醇厚溫暖,入口卻留下揮之不去的苦澀。這種香氣與味覺的割裂感,困擾了研究者多年。現在,北卡羅來納大學教堂山分校的團隊借助精密成像技術,終于揭開了苦味形成的分子機制——而這一發現的影響,遠不止于咖啡杯。
這項研究發表在《自然·結構與分子生物學》期刊上,核心聚焦于TAS2R43——人類26種苦味受體中的一種。這類受體遍布全身,最初進化出來可能是為了幫助人類規避有毒物質,同時調節新陳代謝。
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"苦味受體被認為在檢測毒素、病原體和有害細菌方面發揮重要作用,涉及呼吸道、腸道、皮膚及各個器官,"研究合著者、分子生物學家Bryan Roth解釋道,"它們能啟動免疫反應、清除病原體、調節免疫細胞、影響激素分泌,并輔助消化。"
科學家數年前就已確定TAS2R43的微觀結構,但Roth的團隊首次分析了它如何對苦味化合物作出反應。他們采用的技術叫冷凍電鏡(cryo-EM):先將生物分子速凍,再用電子束生成高分辨率的三維結構圖像。研究團隊記錄了TAS2R43對咖啡中苦味成分(包括咖啡因和mozambioside)的反應,并與其他受體進行了對比。
"在這項工作中,我們解析了TAS2R43與苦味化合物結合的結構,從分子層面展示了該受體如何識別苦味分子,"研究合著者、分子生物學家Yoojoong Kim表示。
這一成果為人工調控苦味體驗提供了分子框架——無論是針對藥物還是食品。除了終于理解TAS2R43等味覺受體如何物理性地響應苦味分子,這些發現還可能催生新的醫療手段。
"從長遠來看,這可能有助于指導涉及呼吸道防御、腸道功能、炎癥或宿主對微生物反應等疾病的新治療策略的開發,"Kim補充道。
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