Επιστήμονες στις ΗΠΑ αποκρυπτογράφησαν για πρώτη φορά τη μοριακή δομή που μας κάνει να λαχταρούμε τη ζάχαρη, αποκαλύπτοντας πώς ένας και μόνος υποδοχέας αναγνωρίζει τόσο τα φυσικά σάκχαρα όσο και τα τεχνητά γλυκαντικά. Χρησιμοποιώντας τεχνολογία αιχμής, κατέγραψαν τρισδιάστατες εικόνες που δείχνουν πώς η ζάχαρη και τα τεχνητά γλυκαντικά συνδέονται με τους υποδοχείς γεύσης.
Η ομάδα του πανεπιστημίου Κολούμπια χρησιμοποίησε την τεχνική της κρυο-ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, «παγώνοντας» τους υποδοχείς σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, προκειμένου να καταγράψουν τη δομή τους. Μετά την εξαγωγή αυτών των ευαίσθητων πρωτεϊνών, τράβηξαν χιλιάδες εικόνες από διαφορετικές γωνίες, ανασυνθέτοντας την τρισδιάστατη δομή τους.
«Ένας και μόνο υποδοχέας είναι αρκετός για να ξεκινήσει όλη τη διαδικασία. Είναι αυτός που μας κάνει να αντιδρούμε τόσο στη ζάχαρη όσο και στα τεχνητά γλυκαντικά που δεν έχουν θερμίδες», εξηγεί η ερευνητική ομάδα υπό την καθοδήγηση του Τσαρλς Ζούκερ, από το Zuckerman Institute του πανεπιστημίου Κολούμπια. Αυτός ο μοριακός «γάντζος» κάνει το ντόνατ ακαταμάχητο.
Η ανακάλυψη απαντά σε ένα ερώτημα που προβλημάτιζε τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες: πώς μπορούν τόσο διαφορετικές ουσίες να έχουν την ίδια γλυκιά γεύση; Η απάντηση βρίσκεται σε έναν εξαιρετικά ευέλικτο υποδοχέα με σχήμα που θυμίζει το σαρκοβόρο φυτό «παγίδα της Αφροδίτης». Όταν καταναλώνουμε κάτι γλυκό, συγκεκριμένες πρωτεΐνες στη γλώσσα μας, οι TAS1R2 και TAS1R3, συνεργάζονται για να «συλλάβουν» τα γλυκά μόρια. Η TAS1R2 συνδέεται με τα γλυκαντικά, ενώ η TAS1R3 μεταδίδει το σήμα στον εγκέφαλο.
Με τη βοήθεια ισχυρών ηλεκτρονικών μικροσκοπίων που βλέπουν αντικείμενα μικρότερα κι από ιούς, οι ερευνητές παρατήρησαν τους υποδοχείς εν δράσει, καθώς προσκολλούνταν σε γλυκαντικά όπως η σουκραλόζη και η ασπαρτάμη.
«Ο ακριβής καθορισμός του “σημείου σύνδεσης” αυτού του υποδοχέα είναι καθοριστικός για την κατανόηση της λειτουργίας του», εξήγησε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Άντονι Φιτζπάτρικ. «Γνωρίζοντας το ακριβές του σχήμα, μπορούμε να καταλάβουμε γιατί τα γλυκαντικά “κολλάνε” εκεί και να σχεδιάσουμε καλύτερα μόρια που ενεργοποιούν ή ρυθμίζουν τον υποδοχέα» πρόσθεσε.
Γιατί δεν αρέσουν τα μπισκότα στις γάτες
Η έρευνα προσφέρει επίσης ενδιαφέροντα στοιχεία για τη συμπεριφορά των ζώων. Αναρωτηθήκατε ποτέ γιατί δεν αρέσουν τα μπισκότα στις γάτες; Όπως συμβαίνει και με άλλα σαρκοφάγα ζώα, οι γάτες έχουν χάσει τη λειτουργία των υποδοχέων της γλυκιάς γεύσης κατά την εξελικτική τους πορεία, αφού η ανίχνευση ζάχαρης δεν είναι απαραίτητη στη διατροφή τους.
Για να επιβεβαιώσουν τα ευρήματά τους, οι επιστήμονες δημιούργησαν τροποποιημένες εκδοχές του υποδοχέα με μικρές αλλαγές στο σημείο σύνδεσης. Αυτές οι εκδοχές δεν μπορούσαν πλέον να ανιχνεύσουν τη γλυκύτητα, επιβεβαιώνοντας ότι είχαν εντοπίσει το κρίσιμο μοριακό μηχανισμό.
Γλυκιά γεύση χωρίς θερμίδες
Η ανακάλυψη ανοίγει νέους δρόμους για τη βιομηχανία τροφίμων. Τα υπάρχοντα τεχνητά γλυκαντικά συχνά αφήνουν πικρή επίγευση ή δεν μιμούνται τη φυσική αίσθηση της ζάχαρης. Οι επιστήμονες θα μπορούσαν να σχεδιάσουν νέα γλυκαντικά που είναι γλυκά τα οποία δεν έχουν θερμίδες και δεν αυξάνουν τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα.
Η υπερκατανάλωση ζάχαρης αποτελεί βασικό παράγοντα για την παγκόσμια έξαρση παθήσεων όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης και τα καρδιαγγειακά νοσήματα.
«Τα τεχνητά γλυκαντικά που χρησιμοποιούμε σήμερα δεν αλλάζουν ουσιαστικά την επιθυμία μας για ζάχαρη. Τώρα που γνωρίζουμε πώς ακριβώς μοιάζει ο υποδοχέας, ίσως μπορέσουμε να σχεδιάσουμε κάτι καλύτερο», δήλωσε ο Τζουέν Ζανγκ, ερευνητής και συν-συγγραφέας της μελέτης.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Cell».
