味覚センサーの構造に見た、動物がそれぞれ「うまいもの」を認識する仕組みーフグが持つ味覚受容体は左手型アミノ酸も右手型アミノ酸も両方「うまい」ー

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2026-09-29 東京科学大学

東京科学大学、理化学研究所、大阪大学、岡山大学、明治大学などの研究グループは、フグのうま味受容体TAS1R1/TAS1R3の味物質認識領域の立体構造を解析し、動物によって「うまい」と認識する物質が異なる仕組みを明らかにした。SPring-8を用いた構造解析の結果、フグの受容体はヒトとは異なり、L-アミノ酸だけでなくD-アミノ酸も認識できることが判明した。アミノ酸が受容体のポケットに結合すると構造が閉じて情報伝達につながるが、フグの受容体には「掛けがね」のような構造があり、結合物質がポケットに完全には適合しなくても閉じた状態を維持できることを発見した。この構造を構成するアミノ酸残基を改変すると、L体・D体に対する認識特性も変化した。研究は、動物の食性に応じて味覚受容体の化学物質認識が変化する分子機構を示すもので、新規うま味物質や水産・畜産用飼料の開発に向けた基盤情報となる。

味覚センサーの構造に見た、動物がそれぞれ「うまいもの」を認識する仕組みーフグが持つ味覚受容体は左手型アミノ酸も右手型アミノ酸も両方「うまい」ー
図1. フグ味覚受容体の模式図と味物質認識領域の構造

<関連情報>

味覚受容体における立体化学的多様性の同定と構造的特徴付け Identification and structural characterization of stereochemical promiscuity in a taste receptor

Rakuto Mizoguchi, Yasuka Toda https://orcid.org/0000-0001-5912-6730, Mana Nagae, +13 , and Atsuko Yamashita
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:September 15, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2534924123

Abstract

Taste receptor type 1 (TAS1R), which consists of sweet and umami receptors in humans, senses nutrients (such as sugars and amino acids) with substrate specificity that is often broad and varies among animals and subtypes. However, the structural basis for achieving diverse specificities remains largely elusive. Here, we present the crystal structure of the ligand-binding domain (LBD) of Tas1r1/Tas1r3 heterodimer from pufferfish, an ortholog of the human umami taste receptor. The overall structure of Tas1r1/Tas1r3LBD resembles previously reported TAS1R structures, indicating a conserved core architecture within the family. Nevertheless, pufferfish Tas1r1/Tas1r3 was found to bind and respond to both l- and d-amino acids, even though TAS1Rs are considered to respond to either enantiomer. Structural and mutational analyses revealed that this nonrigorous stereochemical recognition is attributed to intersubdomain interactions that latch the cleft containing the amino acid-binding site. These interactions prevent the cleft from fully opening, thereby stabilizing the active conformation, even if the ligand has a different chirality. These results suggest that different substrate specificities in TAS1Rs can be acquired not only by the gain or loss of direct interactions with the substrate but also by the gain of intramolecular interactions, which alter the conformational equilibrium of the receptor.

細胞遺伝子工学
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