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Structural and Energetic Determinants of Sweet Protein Recognition: Mechanistic Insights into Thaumatin Binding to the Human T1R2/T1R3 Receptor.

甘味タンパク質認識の構造的・エネルギー的決定因子:タウマチンのヒトT1R2/T1R3受容体への結合に関する機構的洞察 (機械翻訳の邦題)

International journal of molecular sciences2026Kiewhuo K, Basharat G, Rungrotmongkol T, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象ヒト

記録の確認項目

研究デザイン
その他の原著論文
対象
ヒト
出版年
2026
出典
doi.org
抄録の表示
表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
確認期限内
確認段階
自動処理
記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

過剰な糖摂取は健康上の課題であり、安全で効果的な代替甘味料の開発が求められている。天然の高甘味度タンパク質であるタウマチンは、甘味受容体T1R2/T1R3を活性化するが、その分子認識機構は十分に解明されていない。本研究では、比較モデリング、タンパク質間ドッキング、500ナノ秒の分子動力学シミュレーション(3回繰り返し)を統合した計算手法を用いて、タウマチンと受容体の結合を解明した。構造モデリングにより、金星フライトラップドメインの閉じた構造がリガンド結合に最適であることが示された。安定した結合界面は静電的相補性とファンデルワールス相互作用により特徴づけられ、受容体の界面接触と水素結合ネットワークが確認された。残基レベルでのエネルギー分解により、T1R2のW418とE422、T1R3のS59、およびタウマチンのK67、R82、K137が複合体安定化に大きく寄与し、実験的に報告された甘味決定因子と一致した。これらの知見は、甘味タンパク質認識の分子機構を提供し、高効率かつ高選択的なタンパク質系甘味料の合理的設計のための構造基盤を確立する。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Excessive sugar intake remains a major health challenge, motivating the development of safe and effective alternatives. Thaumatin, a natural high-intensity sweet protein, elicits sweetness through activation of the sweet taste receptor (T1R2/T1R3), yet its molecular recognition mechanism remains understudied. An integrated computational strategy combining comparative modeling, protein-protein docking, and 500 ns molecular dynamics simulations (triplicates) was employed to elucidate the thaumatin-receptor binding. Structural modeling identified the closed conformation of the Venus flytrap domain (VFT) as optimal for ligand engagement. Modeling revealed a stable binding interface characterized by electrostatic complementarity and van der Waals interactions, characterized by interfacial contacts of receptors and hydrogen bonding networks. Residue-level energy decomposition highlighted key residues (W418 and E422 of T1R2; S59 of T1R3) and thaumatin residues (K67, R82, and K137) that contribute substantially to complex stabilization, consistent with experimentally reported sweetness determinants. These findings provide molecular-level insight into sweet protein recognition and establish a structural framework for rational engineering of protein-based sweeteners with enhanced potency and selectivity.

MeSH

Amino Acid SequenceBinding SitesHumansHydrogen BondingModels, MolecularMolecular Docking SimulationMolecular Dynamics SimulationPlant ProteinsProtein BindingProtein ConformationReceptors, G-Protein-CoupledSweetening Agents

DOI 10.3390/ijms27094119

PMID 42123697

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