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http://en.wikipedia.org/wiki/Taste_receptor



Since this sensation is so important for survival to protect us against poisons (and yucky food), there are many ways to stimulate bitter sensation and signal transduction via bitter stimuli:
1) Stimuli inhibits K+ channel on cell membrane → K+ cannot exit the cell → Positive charges accumulate inside the cell (inside of cell becomes less negative and more positive) → Depolarization → Open voltage-gated Ca+ channels → Increase in intracellular Ca → Exocytosis of neurotransmitters → Afferent sensory nerve fibers
2) Stimuli binds to GPCR (T2R) → Activation of associated G-protein, GUSTDUCIN → decrease cAMP inside the cell → Depolarization → Open voltage gated Ca channels → Increase in intracellular Ca → Exocytosis of neurotransmitters → Afferent sensory nerve fibers
3) Stimuli binds to GPCR → Uses another second messenger, Inositol Triphosphate → Release of intracellular Ca stores → Exocytosis of neurotransmitters → Afferent sensory nerve fibers

 

 


 

2010.06.03

인공 감미료의 씁쓸한 뒷맛을 감지하는 인간의 능력을 특별히 차단하는 화합물이 발견됐다. Current Biology 온라인판에 게재된 보고서에 따르면, 인간의 쓴맛 수용체를 특별히 인식하고 저해하는 분자 GIV3727이 바로 그 핵심이다. 연구자들은 “이번 발견은 처음으로 상용화 되는 작은 분자인 쓴맛 저해제를 이용해 앞으로 약물의 역겨운 맛이나 흔히 접하는 쓴맛을 감추는 등 맛을 개선하는 용도의 화합물을 개발하는 새로운 기회를 열었다는 데에 의미가 있다”고 말했다.  
신시내티 Giivaudan Flavors Corp.의 Jay Slack은 “이 화합물은 인간의 맛 인식에 있어 쓴맛 수용체 저해제로 발표된 첫 사례이다. 우리는 인간의 쓴맛 수용체에 대한 특이 저해제를 개발하기 위해 HTS(high-throughput screening)와 의약화학 접근법을 적용했다. 이러한 방법들이 신약 후보물질을 개발하는 데에는 널리 사용됐지만 우리는 최초로 쓴맛 조절에 이 기술을 적용해 성공했다. 이 감미물질은 아세설팜K와 사카린을 포함하는 식품과 음료의 식미를 증진시키는데 널리 사용될 수 있다”고 말했다.

포장 식품과 음료에 상업적으로 사용될 가능성뿐만 아니라, GIV3727은 또한 과학계에 중요한 의미를 지닌 새로운 발견을 이끌 수 있다고 연구진은 말했다.  
“최근에는 어떤 쓴맛 수용체들은 미각 외에 다른 조직에서도 발현된다는 증거가 있다. 이런 조직들은 유독성의 공기 중 화합물 감지라든지 소화기관을 통한 포도당 항상성 조절과 같은 역할을 한다. 쓴맛 수용체의 길항적 저해제는 이들 시스템에서 쓴맛 수용체 신호전달의 역할을 조사하기 위한 도구로서의 전망도 지니고 있다”라고 연구진은 보고서에서 밝혔다.
Slack 등이 사용한 방법은 인간의 쓴맛 수용체, 특히 사카린에 반응하는 수용체에 작용하는 수천개의 분자들의 활동을 검색할 수 있게 해줬다. 이러한 연구를 통해 연구진은 이전에는 어떤 특정한 맛 성질을 가지고 있는지 알려지지 않았던 화합물인 GIV3727을 발견할 수 있었다. 연구진은 계속된 연구를 통해 GIV3727이 다섯 가지의 다른 인간의 쓴맛 수용체들에도 작용한다는 놀라운 발견을 하기에 이르렀다.
연구진은 GIV3727이 섞인 인공 감미료 용액과 GIV3727이 들어있지 않은 인공 감미료 용액으로 인간 대상 미각 테스트를 실시한 결과 이 성분이 원하는 효과를 지니고 있음을 알아냈다. 즉 거의 대부분의 사람들은 GIV3727를 함유한 음료가 쓴맛이 덜 나기 때문에 이를 선택했다.
미각의 강도를 순위로 표시한 결과는 GIV3727이 쓴맛을 유의미하게 감소시키는 능력이 있음을 드러냈다.
중요한 점은 이러한 효과들이 연구 참여자들의 단맛을 느끼는 능력에는 영향을 미치지 않고서 영향력을 발휘했다는 사실이다.
연구진은 GIV3727이 실험실에서는 쓴맛 수용체를 완전히 무력화했음에도 어떤 사람들은 여전히 쓴맛을 어느 정도까지 분명하게 감지해낼 수 있음을 관찰하고, 이 화합물이 어떤 사람들에게는 다른 사람들보다 조금 더 나은 효과를 나타낼 가능성이 존재한다고 밝혔다.  
이러한 차이는 이미 알려진 사실, 즉 사람마다 서로 다른 쓴맛 수용체 유전자를 지니고 있다는 사실로 설명될 수 있다고 연구진은 밝혔다.


T2R-1 has seven putative transmembrane segments as well as several conserved residues often present in GPCRs (Probst et al. 1992; Figure 1). Computer searches using T2R-1, and reiterated with T2R-1-related sequences, revealed 19 additional human receptors (12 full-length and 7 pseudogenes; see Figure 1). These novel receptors, referred to as T2Rs, define a novel family of GPCRs distantly related to V1R vomeronasal receptors (Dulac and Axel 1995) and opsins (Figure 1 and Figure 2). In contrast to T1Rs, which belong to the superfamily of GPCRs characterized by a large N-terminal domain (Hoon et al. 1999), the T2Rs have only a short extracellular N terminus. Individual members of the T2R family exhibit 30%–70% amino acid identity, and most share highly conserved sequence motifs in the first three and last transmembrane segments, and also in the second cytoplasmic loop (Figure 1, shaded boxes). The most divergent regions between T2Rs are the extracellular segments, extending partway into the transmembrane helices. We presume that the high degree of variability between T2Rs reflects the need to recognize many structurally diverse ligands. Like many other GPCR genes, T2Rs do not contain introns that interrupt coding regions.

T2Rs are expressed exclusively in gustducin-positive cells, suggesting that these are gustducin-linked receptors. However, not all gustducin-positive cells express T2Rs, consistent with the proposal of multiple functions for gustducin (Wong et al. 1996). This is best illustrated in fungiform papillae, where only a minor fraction of gustducin-positive cells express T2Rs. In the accompanying paper (Chandrashekar et al. 2000), we directly demonstrate that T2Rs couple to gustducin and function as bitter receptors. The identification of candidate bitter taste receptors opens novel avenues into our understanding of taste biology, and provides a rational strategy for isolating bitter antagonists and modulating mammalian taste perception.

술맛이 사람마다 다른 이유

알코올 맛을 좋아하는지 여부는 유전자에 의해 결정된다는 연구결과가 나왔다. 즉 술을 맛있게 느끼고, 즐기는 행동은 환경이나 문화 외에 선천적 요소의 영향을 받는다는 의미다. 미국 펜실바니아 주립대학 감각평가센터 존 헤이스(John E. Hayes)박사가 이끄는 연구진의 최근 연구결과에 따르면 특정 개인이 술맛을 선호하거나 싫어하는 것은 쓴맛을 감지하는 유전자의 특성에 의해 결정되는 것으로 나타났다.
쓴맛을 인식하는 혀는 감각기관과 관련된 25개의 유전자를 갖고 있다. 연구진은 이 유전자들 가운데 화끈거리거나 쏘는 느낌의 감각기관에 관여하는 TRPV1 유전자 변종들과 TAS2R13와 TAS2R38 두 개 유전자에 주목했다.
실험은 조상이 유럽계인 건강한 남녀 93명을 상대로 이뤄졌다.
실험 참가자들은 알코올 도수 16도의 술을 입에 머금어 맛을 보고 뱉어낸 뒤 전체적인 술의 강도를 평가했다. 이어 알코올 농도 50%의 용액을 면봉에 적셔 혀 뒷부분에 댄 후 맛의 느낌을 평가하도록 했다. 전자는 술맛에 대해 느끼는 반응을, 후자는 알코올 맛에 대한 민감도 정도를 알아보기 위한 것이었다.
실험을 통해 연구진은 TAS2R38 유전자 속에 유전자 암호 변화가 쓴맛을 인식하는데 관여하는 세 개의 장소가 있다는 사실을 발견했다. TAS2R38 유전자는 모든 사람들이 두 개씩 갖고 있다.
실험 결과 TAS2R38 유전자가 두 개 모두 매우 민감한 사람은 쓰게 느끼는 강도가 가장 높았다. 반면 두 개 모두 민감도가 낮은 유전자를 가진 사람은 강도가 낮았다. 하나는 민감하고, 하나는 그렇지 않은 유전자를 가진 나머지 실험 대상자들은 쓰게 느끼는 강도가 그 중간이었다.
헤이스 박사는 "두 유전자가 알코올 섭취와 관계가 있다는 점은 알려졌지만 미각을 통해 에탄올을 자각하는데도 영향을 미친다는 사실이 이번 연구에서 처음 밝혀졌다"며 "이번 연구의 의미는 유전자의 특성에 따라 알코올 맛을 다르게 느낀다는 사실이 처음 밝혀진 점"이라고 설명했다.
알코올에 대해 덜 쓰다고 느끼는 사람은 음주를 할 확률이 높다. 따라서 이를 활용하면 음주 문제를 일으킬 수 있는 사람을 미리 식별할 수 있다.
헤이스 박사는 "일단 알코올 의존적으로 되면 알코올(술)의 맛은 전혀 문제가 되지 않는 것 같다"며 "아직 연구를 통해 검증되진 않았지만 맛 유전자는 어떤 사람이 알코올 의존적으로 되는데 있어 중요한 위험 요소로 보인다"고 말했다.
헤이스 박사는 "모든 사람 가운데 25%는 두 개 유전자가 모두 민감하고, 25%는 두 유전자 모두 민감하지 않은 경우, 나머지 50%는 민감한 유전자와 민감하지 않은 유전자를 하나씩 보유한 것으로 추정된다"고 덧붙였다.
과거 연구에서 TAS2R38 유전자를 한 개 이상 보유하면 알코올 섭취를 억제하는데 충분하다는 분석이 있었다.
일례로, 지난 2004년 나온 연구에서 두 개의 민감한 유전자를 가진 사람은 일년에 134차례, 민감한 유전자와 민감하지 않은 유전자를 각 하나씩 가진 사람은 188 차례, 두 개 모두 민감하지 않은 유전자를 가진 사람은 290차례 음주를 한 것으로 나타낫다.
이번 연구에서는 또 하나의 TAS2R38 변종 유전자와 세 개의 TRPV1 변종 유전자들이 알코올의 맛을 강하게 느끼는 정도에 관여한다는 사실도 발견했다.
연구진은 향후 쓴맛에 관여하는 유전자가 술주정 등의 나쁜 음주습관에 영향을 미치는지에 대해 장기간에 걸친 연구를 진행할 예정이다.
하이스는 "문화와 환경적 요인이 음주 습관에 많은 영항을 주는 것은 분명한 사실이다"고 전제하면서 "다만, 하나의 조그마한 생물학적 요소가 음주행태에 큰 형향을 미치는 것 또한 분명히 놀라운 사실이다"고 말했다. 이번 연구결과는 2014.9.23일 발간된 학술잡지 '알콜중독: 임상과 실험 연구(Alcoholism: Clinical and Experimental Research)'에 실렸다.

오이향을 싫어하는 이유

오이. 여름철 인기 채소이자 칼륨 및 각종 영양소가 풍부한 건강음식이죠. 특히 수분을 비롯해 황산염, 비타민A, C 등 피부에 도움이 되는 영양소가 많아 여성들에게 인기있는 대표 채소인데요. 하지만 이런 오이의 ‘향’을 역겹게 느끼는 사람들이 있다는 사실을 아시나요?
이들에게는 중국집 짜장면 위에 올려진 채썬 오이를 매번 골라내는 것이 당연할 정도인데요.
이러한 오이 혐오자(CUCUMBER HATER)들은 전세계적으로 존재합니다. 세계 최대 검색 사이트 구글에서 오이 혐오(CUCUMBER HATE)를 검색하면 이런 증상을 호소하는 이들이 다수 등장하죠.
이쯤되면 단순한 개인의 취향이 아닌 일반론적인 문제라고도 부를 수 있을 정도인데요. 하지만 대부분의 사람들은 “단순한 편식이 아니냐”며 오이 혐오자들의 고통을 폄하하기도 합니다.
하지만 해외 과학자들은 이런 편견에 대해 유전자학적으로 설명하고 있습니다. 美 유타대학교의 유전 과학 센터에서는‘TAS2R38’라는 유전자를 예로 들어 입맛을 결정하는 데에 특정 유전자가 영향을 미칠 수 있다고 설명하고 있습니다.
이에 따르면 인간의 7번염색체에 존재하는 이 ‘TAS2R38’은 다시 쓴 맛에 민감한 PAV타입과 둔감한 AVI타입이 존재합니다. PAV 타입의 사람은 AVI타입에 비해 쓴 맛에대해 100~1000배정도 더 민감하게 느끼는데요.
바로 오이 혐오자들은 이 PAV 타입일 가능성이 높다는 것이죠. 특히 이 PAV 타입의 사람들이 쓴 맛을 함유하는 PTC라는 유기물질을 함유하는 식물들을 접하는 경우, 말할 수 없는 쓴 맛을 느끼게 되는데요.
PTC는 이른바 미맹(味盲)을 판가름하는 실험에 일반적으로 쓰이는 물질입니다. 만약 쓴 맛을 강하게 느끼면 슈퍼 테이스터, 약하게 느끼면 보통, 쓴 맛 이외에 다른 맛을 느끼면 미각 이상, 아무 맛도 못느끼면 미맹으로 분류하게 되죠.
대부분의 사람들은 PTC 용액의 맛을 약하게 느끼는 보통으로 분류되지만, 강하게 느끼는 슈퍼 테이스터들이 오이 혐오자가 될가능성이 큰 것이죠.
이런 PTC는 오이는 물론, 참외나 수박, 멜론에서도 비슷하게 함유가 되어 있는데요. 때문에 ‘TAS2R38’ 유전자가 강하게 발달된 사람들의 경우 이들 음식에서 참을 수 없는 쓴 맛을 느끼는 경우가 많다고 합니다.
이 유전자는 술(알코올)의 쓴 맛을 강하게 느끼는 이들에게도 적용됩니다. 지난 2014년 미국 펜실바니아 주립대학 감각평가센터 존 헤이스(John E. Hayes)박사가 이끄는 연구진은 특정 개인이 술맛을 선호하거나 싫어하는 현상에 대해 연구했는데요.
이들 연구진 역시 술 맛을 느끼는 감각정도를 ‘TAS2R38’ 유전자에서 찾았습니다. 당시 건강한 남녀 93명을 대상으로 진행된 실험에서 참가자들은 알코올 도수 16도의 술을 입에 머금어 맛을 보고 뱉어낸 뒤 전체적인 술의 강도와 알코올 농도 50%의 용액을 면봉에 적셔 혀 뒷부분에 댄 후 맛의 느낌을 평가했습니다.
실험 결과 TAS2R38 유전자가 매우 민감한 사람은 쓰게 느끼는 강도가 가장 높았습니다. 반면 민감도가 낮은 유전자를 가진 사람은 쓴 맛을 느끼는 강도가 낮았습니다.
즉 유전자의 특성에 따라 알코올 맛을 다르게 느낀다는 사실을 밝힌 것이죠.
물론 개개인의 TAS2R38 유전자 형태에 따라 쓴 맛에 대한 민감도는 달라진다고 합니다. 또 개개인의 입맛은 여러 가지 요소가 복합적으로 작용한 결과물일 것입니다.


쓴맛 수용체 종류
 


a point mutation (cysteine to arginine at position 299) in one distinct TAS2R (TAS2R19), in healthy adults of European ancestry, has been found to influence grapefruit bitterness.

쓴맛 수용체 진화

 

 

Evolutionary changes in the number of T2R genes in mammals. The phylogenetic tree and the divergence times were obtained from Murphy et al. [28] and Glazko et al. [29]. The numbers to the right of each black dot indicate the numbers of genes in the common ancestral species. The numbers below or above each branch indicate the numbers of gene gains and losses, respectively. The red arrows represent gene expansions and the green arrows represent gene contractions.