구스투신
Gustducin| 구아닌 뉴클레오티드 결합 단백질, 알파 변환 3 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 식별자 | |||||||
| 기호 | GNAT3 | ||||||
| 엔씨비유전자 | 346562 | ||||||
| HGNC | 22800 | ||||||
| 오밈 | 139395 | ||||||
| RefSeq | XM_294370 | ||||||
| 유니프로트 | A4D1B2 | ||||||
| 기타자료 | |||||||
| 로커스 | 7번 씨 Q21.11 | ||||||
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| 구아닌 뉴클레오티드 결합 단백질(G 단백질), 베타 폴리펩타이드 1 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 식별자 | |||||||
| 기호 | GNB1 | ||||||
| 엔씨비유전자 | 2782 | ||||||
| HGNC | 4396 | ||||||
| 오밈 | 139380 | ||||||
| RefSeq | NM_002074 | ||||||
| 유니프로트 | P62873 | ||||||
| 기타자료 | |||||||
| 로커스 | 1번 씨 p36.33 | ||||||
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| 구아닌 뉴클레오티드 결합 단백질(G 단백질), 감마 13 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 식별자 | |||||||
| 기호 | GNG13 | ||||||
| 엔씨비유전자 | 51764 | ||||||
| HGNC | 14131 | ||||||
| 오밈 | 607298 | ||||||
| RefSeq | NM_016541 | ||||||
| 유니프로트 | Q9P2W3 | ||||||
| 기타자료 | |||||||
| 로커스 | 16번 씨 페이지 13.3 | ||||||
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구스두신은 미각 수용체 세포에서 발견되는 미각 및 미각 계통과 연관된 G단백질이다.Gustaducin의 발견과 고립에 대한 연구는 최근이다.쓴맛 단맛 우마미 자극의 전도에 큰 역할을 하는 것으로 알려져 있다.그것의 경로(특히 쓴 자극을 감지하기 위해)는 다양하고 다양하다.null
구스두신의 흥미로운 특징은 변환기와 유사하다는 것이다.이 두 가지 G 단백질이 구조적으로 기능적으로 유사한 것으로 밝혀져, 미각은 시력과 비슷한 방식으로 진화했다고 연구자들은 믿고 있다.null
구스두신은 GNAT3(α-subunit), GNB1(β-subunit), GNG13(γ-subunit)의 산물로 구성된 이단백질이다.null
디스커버리
구스두신은 1992년 퇴화된 올리고뉴클레오티드 프라이머가 합성돼 맛 조직 cDNA 라이브러리와 혼합되면서 발견됐다.DNA 생성물은 중합효소 연쇄반응법에 의해 증폭되었고, 8개의 양성 클론이 G단백질(G단백질 결합 수용체와 상호작용하는)의 α 서브유닛을 인코딩하는 것으로 나타났다.이 8개 중 2개는 이전에 봉과 원뿔 α-트랜듀신 인코딩을 한 적이 있었다.여덟 번째 클론인 α-구스트두신(α-gustduchin)은 미각조직 특유의 것이었다.[1]null
변환기와 비교
α-gustduchin의 아미노산아세트 서열을 분석한 결과, α-gustduccins와 α-transduccins가 밀접하게 관련되어 있는 것으로 밝혀졌다.이 연구는 α-구스트두신의 단백질 염기서열은 α-구스트두신 둘 다에게 80%의 정체성을 부여한다는 것을 보여주었다.구조적 유사성에도 불구하고 두 단백질은 기능성이 매우 다르다.null
그러나 두 단백질은 메커니즘과 능력이 비슷하다.변환신은 cGMP 인산염 테라아제 억제제를 제거하여 cGMP의 파괴를 초래한다. 마찬가지로 α-gustduchin은 cAMP 수준의 저하를 유발하는 미각세포 cAMP 인산염 테라제의 억제 하위 단위를 결합한다.또한 α-구스트두신과 α-트랜두신의 단자 38 아미노산이 동일하다.이는 구스두신이 오신(opsin) 및 오신(opsin) 유사 G-커플링 수용체와 상호작용할 수 있음을 시사한다.반대로, 이것은 또한 변환기가 미각 수용체와 상호작용할 수 있다는 것을 암시한다.null
구스두신과 변환기의 구조적 유사성은 매우 커서, 맛 전도에 있어서 구스두신의 역할과 기능성의 모델을 제안하기 위해 변환기와 비교가 사용되었다.[citation needed]null
다른 G 단백질 α-subunits는 TRC(예: Gαi-2, Gαi-3, Gα14, Gα15, Gαq, Gαs)에서 아직 결정되지 않은 기능을 가진 것으로 확인되었다.[2]null
위치
구스두신은 일부 미각수용체 세포(TRC)에서 발현되는 것으로 알려졌지만, 쥐를 대상으로 한 연구는 위와 장에 줄지어 있는 제한된 세포 부분집합에서도 구스두신이 존재한다는 것을 보여주었다.이 세포들은 TRC의 몇 가지 특징을 공유하는 것으로 보인다.인간과 함께 한 또 다른 연구는 인간 할랄산염과 엽산 맛 세포에서 α-구스두신(α-gustduchin)에 대한 두 가지 면역 활성 패턴을 밝혀냈다: 플라스말름과 세포설리.이 두 연구는 구스두신이 미각조직과 일부 위, 장 조직을 통해 분포하고 구스두신은 세포질이나 TRC 표면의 아피질막에 나타난다는 것을 보여주었다.null
연구 결과 쓴맛 자극형 2형 미각 수용체(T2R/TRB)는 구스트두신 발현에 양성인 미각 수용체 세포에서만 발견되는 것으로 나타났다.α-Gustduchin은 TRC의 약 25~30%로 선택적으로 표현된다.
구스두신 매개 신호모델의 진화
구조적으로 변환기와 유사하기 때문에, 구스두신은 인산염화효소(PDE)를 활성화할 것으로 예측되었다.미각 조직에서 인광다이아제들이 발견되었고 그 활성화는 구스두신과 트랜스듀신 둘 다로 체외에서 테스트되었다.이 실험에서 변환기와 구스두신은 모두 맛 조직(1:25 비율)으로 표현되었으며, 두 G 단백질 모두 망막 PDE를 활성화할 수 있다는 것을 밝혀냈다.게다가, 데나토늄과 퀴닌이 존재할 때, 두 G 단백질은 맛에 특정한 PDE를 활성화시킬 수 있다.이것은 구스트두신과 변환기 모두 데나토늄과 키니네의 신호 전달에 중요하다는 것을 나타냈다.null
1992년 연구에서도 α구스두신 유전자가 부족한 '노크아웃(knock-out)' 생쥐를 사용해 쓴맛 수신에서 구스두신의 역할을 조사했다.녹아웃과 조절 쥐를 이용한 맛 테스트 결과 녹아웃 쥐는 대부분의 경우 쓴 음식과 보통 음식 사이에서 선호도가 없는 것으로 나타났다.녹아웃 생쥐에 α 구스두신 유전자를 다시 넣자 원래의 맛 능력이 돌아왔다.null
그러나 α-구스두신 유전자의 상실로 녹아웃된 쥐가 쓴 음식을 맛보는 능력이 완전히 제거된 것은 아니므로 α-구스두신만이 쓴 음식을 맛보는 메커니즘은 아님을 알 수 있다.쓴맛을 감지하는 대체 메커니즘이 구스트두신의 ββ 하위 유닛과 연관될 수 있다고 당시 생각되었다.이 이론은 보통 뉴런이 다른 것들보다 한 가지 특정한 자극제를 선호하지만, 말초적 신경세포와 중심적 미각 신경세포가 둘 이상의 미각 자극제에 반응한다는 것이 나중에 발견되었을 때 검증되었다.이는 많은 뉴런들이 쓴맛 자극을 선호하지만 단맛과 우마미 같은 다른 자극을 선호하는 뉴런은 녹아웃된 생쥐처럼 쓴 자극제 수용체가 없을 때 쓴 자극을 감지할 수 있음을 시사한다.[citation needed]null
두 번째 메신저 IP3 및 cAMP
최근까지 구스두신과 두 번째 전령들의 성질이 불분명했다.그러나 구스두신이 세포내 신호를 변환한 것은 분명했다.스필먼은 쐐기풀기법을 활용해 맛의 리셉션 속도를 가장 먼저 살펴본 사람 중 한 명이었다.맛 세포가 쓴 자극제 데나토늄과 수크로스 옥타아세테이트에 노출되었을 때, 세포내 반응인 IP의3 일시적인 증가가 자극의 50-100밀리초 이내에 일어났다.이는 변환기가 비슷한 속도로 로드와 원뿔 세포 내에서 신호를 보낼 수 있다는 사실이 알려져 예상하지 못한 일이 아니었다.이는 IP가3 쓴맛 전도에 사용되는 두 번째 메신저 중 하나임을 시사했다.cAMP는 또한 쓴맛과 약간의 단맛 전도를 하는 동안 양이 유입된다는 사실이 나중에 밝혀져, cAMP가 구스트두신의 두 번째 전달자 역할도 했다는 결론을 내렸다.[citation needed]null
쓰디쓴 전도로
쓴 자극 T2R/TRB 수용체가 구스두신 헤테로트리머를 활성화하면 구스두신은 α-구스두신에 의해 촉발된 cAMP의 감소와 β-구스두신으로부터 IP3(이노시톨 트리스스포스산염)와 디아실글리셀리세롤(DAG)의 상승이라는 두 가지 반응을 중재하는 작용을 한다.[2]null
α-구스두신 경로의 다음 단계는 확인되지 않았지만, cAMP 감소는 맛 수용체 세포 이온 채널 활동을 조절할 단백질 키나제스에 작용할 수 있다는 의심을 받고 있다.또한 cNMP 레벨이 미각수용체 세포에서 표현되는 cNMP 게이트 채널과 cNMP 억제 이온 채널의 활성을 직접 조절할 수도 있다.βγ-gustduchin 경로로는3 IP 수용체의 활성화와 Ca의2+ 방출에 이어 신경전달물질 방출로 이어진다.[citation needed]null
쓴맛 전도 모델 쓴맛 신호의 전도에 관한 메커니즘에 대해 여러 모델이 제안되었다.null
- 세포 표면 수용체: 패치 클램핑 실험은 데나토늄과 수크로스 옥타아세테이트와 같은 쓴 화합물이 특정 세포 표면 수용체에 직접 작용한다는 증거를 보여주었다.[citation needed]
- G 단백질의 직접 활성화:퀴닌과 같은 특정 쓴 자극제가 G 단백질을 직접 활성화시키는 것으로 나타났다.이러한 메커니즘이 식별되었지만,[by whom?] 메커니즘의 생리학적 관련성은 아직 확립되지 않았다.
- PDE 활성화:티오아세타미드나 프로필티오우라실 같은 다른 쓴 화합물은 PDE에 자극적인 영향을 미치는 것으로 나타났다[by whom?].이 메커니즘은 소의 혀 상피에 곰팡이균이 들어 있는 것으로 인식되어 왔다.
- PDE 억제:다른 쓴 화합물은 PDE를 억제하는 것으로 밝혀졌다[by whom?]. 바시트라신과 염산염은 소의 맛 조직에서 PDE를 억제하는 것으로 나타났다.
- 채널 막힘:패치 클램핑 실험 결과 여러 개의 쓴 이온이 칼륨 채널에 직접 작용해 이를 차단하는 것으로 나타났다.이것은 칼륨 채널이 미각 세포의 비정형 영역에 위치할 것임을 시사한다.이 이론은 타당해 보이지만[by whom?], 그것은 진흙투성이 맛 세포에서만 확인되었다.
이 다섯 가지 다양한 메커니즘이 방어 메커니즘으로 발전했다고 생각된다[by whom?].이것은 많은 다른 독성 물질이나 해로운 쓴맛이 나는 물질이 존재한다는 것을 의미할 것이고 인간이 그것들을 먹거나 마시는 것을 막기 위한 이 다섯 가지 메커니즘이 존재한다는 것을 의미할 것이다.1차 메커니즘이 고장 나면 일부 메커니즘이 백업 역할을 할 수도 있다.이것의 한 예는 키니네일 수 있는데, 이는 소의 맛 조직에서 PDE를 억제하고 활성화시키는 것으로 보여진다.null
스위트 트랜스듀얼
현재 단맛 전도를 위해 제안된 모델은 두 가지다.첫 번째 경로는 GPCRG-cAMPs 경로다.이 경로는 자당과 다른 당들이 막으로 묶인 GPCR을 통해 세포 안에서 G를s 활성화하는 것으로 시작된다.활성화된 G는as cAMP를 생성하기 위해 아데닐 시클라아제를 활성화한다. 이 시점부터, 두 경로 중 하나를 취할 수 있다. cAMP는 cAMP로 연결된 채널을 통해 양이 유입되도록 직접 작용하거나 cAMP가 K+ 채널의 인산화를 유발하는 단백질 키나아제 A를 활성화하여 채널을 닫아 맛의 탈분화를 가능하게 할 수 있다.e cell, 전압 게이트 Ca 채널의2+ 후속 개방 및 신경전달물질 방출[citation needed] 유발.null
두 번째 경로는 인공 감미료와 함께 사용되는 GPCR-Gq/Gβ-IP3 경로다.인공 감미료는 PLCβ에2 결합된 GPCR을 α-Gq 또는 Gβ³에 의해 결합하고 활성화한다.활성화된 서브유닛은 PLCβ를2 활성화하여 IP와3 DAG를 생성한다.IP와3 DAG는 소포체 망막에서 Ca2+ 해제를 유도하고 세포 분열을 유발한다.Ca의2+ 유입은 신경전달물질 방출을 유발한다.이 두 가지 경로가 동일한 TRC에 공존하지만, 수용체들이 어떻게 당분에 대한 cAMP 반응과 인공[citation needed] 감미제에 대한3 IP 반응을 선택적으로 중재하는지는 불분명하다.null
쓴맛 수용기의 진화
5가지 기본 맛 중 3가지(단맛, 쓴맛, 우마미맛)는 G단백질 결합 수용체 계열의 수용체에 의해 매개된다.포유류 쓴맛 수용체(T2Rs)는 불과 수십 명의 구성원으로 이루어진 유전자 계열에 의해 암호화된다.쓴맛 수용체가 독성·유해성 물질의 섭취를 피하기 위한 메커니즘으로 진화했다고 생각된다.이렇게 되면 다른 종들이 식생활과 지리적 제약에 따라 각기 다른 쓴맛 수용체를 발달시킬 것으로 기대할 수도 있다.T2R1 (5번 염색체에 놓여 있는)을 제외하고, 인간의 쓴맛 수용체 유전자는 모두 7번 염색체와 12번 염색체에 모여 있는 것을 발견할 수 있다.쓴맛 수용체 유전자 간의 관계를 분석해 보면 같은 염색체에 있는 유전자가 다른 염색체에 있는 유전자보다 서로 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다.더욱이 12번 염색체의 유전자는 7번 염색체에서 발견된 유전자보다 염기서열 유사성이 높다.이것은 이러한 유전자들이 탠덤 유전자 중복을 통해 진화했고, 12번 염색체는 그것의 유전자들 사이의 높은 염기서열 유사성으로 인해 7번 염색체에 있는 유전자보다 더 최근에 이러한 탠덤 중복을 겪었다는 것을 나타낸다.
뱃속의 구스두신
엔리케 로젠구르트의 최근 연구는 위와 위장에 구스트두신의 존재를 어느 정도 밝혀냈다.[3]그의 연구는 이러한 지역에 방어의 메커니즘으로 구스두신이 존재한다는 것을 시사한다.일부 약물과 독소를 섭취하면 해를 끼치고 심지어 치명적일 수 있다는 것은 널리 알려져 있다.유해물질이 섭취되는 것을 막기 위해 복수의 쓴맛 수신 경로가 존재한다는 것은 이미 이론화됐지만, 사람은 물질의 맛을 무시하는 선택을 할 수 있다.론제구르트는 위와 위장의 상피세포에 구스두신이 있다는 것은 섭취된 독소에 대한 또 다른 방어선을 나타낸다고 제안한다.입 안의 미각 세포는 독소를 뱉어내도록 강요하도록 고안된 반면, 위 세포들은 토양의 형태로 독소를 뱉게 하는 작용을 할 수 있다.null
참고 항목
참조
- ^ McLaughlin SK, McKinnon PJ, Margolskee RF (June 1992). "Gustducin is a taste-cell-specific G protein closely related to the transducins". Nature. 357 (6379): 563–9. doi:10.1038/357563a0. PMID 1608467. S2CID 4356747.
- ^ a b c Margolskee RF (January 2002). "Molecular mechanisms of bitter and sweet taste transduction". J. Biol. Chem. 277 (1): 1–4. doi:10.1074/jbc.R100054200. PMID 11696554.
- ^ Rozengurt E (August 2006). "Taste receptors in the gastrointestinal tract. I. Bitter taste receptors and alpha-gustducin in the mammalian gut". Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 291 (2): G171–7. doi:10.1152/ajpgi.00073.2006. PMID 16710053.
추가 읽기
- Hoon MA, Northup JK, Margolskee RF, Ryba NJ (July 1995). "Functional expression of the taste specific G-protein, alpha-gustducin". Biochem. J. 309. ( Pt 2) (2): 629–36. doi:10.1042/bj3090629. PMC 1135777. PMID 7626029.
- Fischer A, Gilad Y, Man O, Pääbo S (March 2005). "Evolution of bitter taste receptors in humans and apes". Mol. Biol. Evol. 22 (3): 432–6. doi:10.1093/molbev/msi027. PMID 15496549.
- Lindemann B (October 1996). "Chemoreception: tasting the sweet and the bitter". Curr. Biol. 6 (10): 1234–7. doi:10.1016/S0960-9822(96)00704-X. PMID 8939555. S2CID 17234116.
- Lindemann B (April 1999). "Receptor seeks ligand: on the way to cloning the molecular receptors for sweet and bitter taste". Nat. Med. 5 (4): 381–2. doi:10.1038/7377. PMID 10202923. S2CID 5650076.
- Margolskee RF (January 2002). "Molecular mechanisms of bitter and sweet taste transduction". J. Biol. Chem. 277 (1): 1–4. doi:10.1074/jbc.R100054200. PMID 11696554.
- Spielman AI (April 1998). "Gustducin and its role in taste". J. Dent. Res. 77 (4): 539–44. doi:10.1177/00220345980770040601. PMID 9539456. S2CID 28730822.
- Smith DV, Margolskee RF (March 2001). "Making sense of taste". Sci. Am. 284 (3): 32–9. doi:10.1038/scientificamerican0301-32. PMID 11234504.
- Wong GT, Gannon KS, Margolskee RF (June 1996). "Transduction of bitter and sweet taste by gustducin". Nature. 381 (6585): 796–800. doi:10.1038/381796a0. PMID 8657284. S2CID 4232354.
