味道的秘密：脊椎動物中新發現的味覺受體

 

圖片作者：ChatGPT

我們為什麼會感覺到酸、甜、苦、鹹、鮮、油，是因為我們的舌頭上有味覺接受器。分辨食物的味道對我們來說很重要，因為它除了可以讓我們遍嚐美味，還能幫助我們避開已經腐敗的食物，避免中毒；也可以讓我們攝取營養豐富的食物，讓我們獲取足夠的養分。

在哺乳動物中，已知的三種T1R接受器（T1R1、T1R2和T1R3）負責鮮味和甜味的感知。例如，T1R1/T1R3異源二聚體在哺乳動物中作為鮮味接受器，能夠識別l-胺基酸和5'核苷酸。而T1R2/T1R3異源二聚體則作為甜味感應器。

最近的研究探討了脊椎動物中味覺感知的多樣性。研究團隊在不同類型的脊椎動物中，發現了五種之前未描述的TAS1R家族成員：TAS1R4、TAS1R5、TAS1R6、TAS1R7和TAS1R8。這些新發現的T1R接受器被證實可以在味蕾細胞中形成異源二聚體，並識別包括支鏈胺基酸在內的廣泛配體，這些配體以前未被認為是T1R配體。

研究團隊還顯示了TAS1R家族在脊椎動物中的「誕生-死亡」演化。大約615至473百萬年前，最初的TAS1R基因在有頜脊椎動物的祖先中出現，並經歷了多次基因重複，產生至少五個TAS1R基因。在軟骨魚類和硬骨魚類的物種分化過程中，這些基因進一步發展和分化。例如，TAS1R6在軟骨魚中獨有，而在硬骨魚中則發展出TAS1R1、TAS1R2A、TAS1R2B和TAS1R5。研究顯示，硬骨魚的共同祖先擁有九種TAS1R基因。

研究團隊在墨西哥蠑螈中識別了新的TAS1R家族成員，包括TAS1R4和TAS1R7。腔棘魚（coelacanth）中則確認了TAS1R4和TAS1R5的存在，顯示了腔棘魚可能具有與其他脊椎動物不同的味覺機制。肺魚中確認了包括TAS1R4、TAS1R5和TAS1R8在內的TAS1R成員，顯示了肺魚可能具有與其他脊椎動物不同的味覺機制。

研究團隊使用雙鰭魚（bichir）進行的功能分析顯示，這些魚類擁有兩種新發現的T1R群組（T1R4和T1R8），以及四種已知的T1R群組（T1R1、T1R2A、T1R2B和T1R3B）。

特別的地方是，T1R8/T1R4異源二聚體對苯丙氨酸和支鏈胺基酸（如異白胺酸、纈胺酸和白胺酸）有強烈的反應，而T1R1/T1R3B和T1R2B/T1R3B則對基本胺基酸（如精胺酸和組胺酸）有強烈的反應。這表明雙鰭魚的T1R接受器可能透過感知支鏈胺基酸來感測食物中的必需胺基酸。

這些發現意味著，這些新發現的T1R接受器可能使魚類能夠更有效地探測食物中的關鍵營養物質，從而對其食物選擇和生存策略產生重要影響。這種能力可能對魚類適應不同的生態棲息地至關重要。

此外，研究團隊認為TAS1R基因的擴張可能是通過原始基因組中的串聯重複（tandem duplication）發生的，後來這些基因可能轉移到不同的染色體區域。這一假設得到了在各種脊椎動物中TAS1R基因群的相鄰基因分析所支持。

最後，研究中還發現TAS1R4在不同脊椎動物種群中保留有可能的Oct結合位點，這顯示可能存在一種在物種間保守的轉錄調控機制。Oct結合位點是指一種特定的DNA序列，這個序列能夠與Oct家族的轉錄因子結合。具有Oct結合位點表示不同脊椎動物種群中的TAS1R4可能受到Oct家族的轉錄因子調控。

參考文獻：

Nishihara, H., Toda, Y., Kuramoto, T. et al. A vertebrate-wide catalogue of T1R receptors reveals diversity in taste perception. Nat Ecol Evol (2023). https://doi.org/10.1038/s41559-023-02258-8