Αναζήτηση νέων ενώσεων ενεργοποιητών της umami γεύσης με χρήση υπολογιστικών τεχνικών

Abstract

Η ανθρώπινη γεύση μπορεί να αναλυθεί στις 5 βασικές γευστικές ιδιότητες: γλυκιά (sweet), όξινη (sour), πικρή (bitter), αλμυρή (salty) και umami. Η umami γεύση έλαβε ευρεία αποδοχή ως βασική γεύση έπειτα από την ανακάλυψη ότι ετεροδιμερείς υποδοχείς συζευγμένοι με πρωτεΐνες G, T1R1/T1R3 μεσολαβούν στην ανίχνευσή της. Ο ετεροδιμερής υποδοχέας T1R1/T1R3 είναι εξειδικευμένος στην ανίχνευση ερεθισμάτων με γεύση umami (L-αμινοξέα), καθώς in vitro δεν ανταποκρίνεται σε γλυκά ερεθίσματα αλλά ανταποκρίνεται αποκλειστικά σε ερεθίσματα umami (MSG και L-γλουταμινικό). Την τελευταία πενταετία, πολυάριθμες έρευνες έχουν στραφεί στην ανακάλυψη ενώσεων, και ιδιαίτερα πεπτιδίων που προκαλούν την umami γεύση και προέρχονται από τα τρόφιμα. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η πιθανότητα πεπτιδίων, τα οποία περιέχονται στο γιαούρτι, να ενεργοποιούν την umami γεύση μέσω εφαρμογής υπολογιστικών τεχνικών. Αρχικά, τα πεπτίδια που περιέχονται στο γιαούρτι χρησιμοποιήθηκαν ως ο εξεταζόμενος δειγματοχώρος και η αμινοξική τους αλληλουχία καταγράφηκε με χρήση της διαδικτυακής βάσης δεδομένων ελεύθερης πρόσβασης Fermented Food Database (FermFOODb). Δεδομένης της απουσίας κρυσταλλικής δομής του ανθρώπινου ετεροδιμερούς T1R1/T1R3 δημιουργήθηκε ομόλογο μοντέλο του υποδοχέα χρησιμοποιώντας τη βάση πρωτεϊνικών δομών AlphaFold καθώς και τον επίσης ελεύθερης πρόσβασης διακομιστή ομόλογης μοντελοποίησης SWISS-MODEL. Στη συνέχεια, τα πεπτίδια υποβλήθηκαν σε πειράματα μοριακής πρόσδεσης (Molecular Docking), στοχεύοντας στην εύρεση των πεπτιδίων με εν δυνάμει ικανότητα ενεργοποίησης της umami γεύσης. Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε "Τυφλή μοριακή πρόσδεση – Blind Docking" και στη συνέχεια "Στοχεμεύνη" μοριακή πρόσδεση, μέσω εφαρμογής των διαδικτυακών εργαλείων DockThor και Webina. Η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων βασίστηκε στην ενέργεια πρόσδεσης (docking score) των εξεταζόμενων πεπτιδίων στον T1R1/T1R3 υποδοχέα και στη σύγκριση των αλληλεπιδράσεων των εξεταζόμενων πεπτιδίων με τις αλληλεπιδράσεις πεπτιδίων γνωστών από τη βιβλιογραφία με umami γεύση. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων επιλέχθηκαν δέκα πεπτίδια (FLL,YP,QQQTED,TVQVT, YAKPA, FAQ, YQEPVL,YQQPVL,IPIQY,KFQSEE), στα οποία εφαρμόστηκαν προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής (Molecular Dynamics). Από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι τα πεπτίδια QQQTED και YQQPVL παρουσίασαν σταθερότητα εντός του υποδοχέα γεγονός που καταδεικνύει την εν δυνάμει ενεργοποίηση της umami γεύσης.