미라쿨린의 작용원리가 어떻게 되는지 잘모르갰어요
미라쿨린은 단맛수욘체에 결합한 후 중성상태일땐 작용안하다가 (그럼 중성상태일땐 오리혀 단맛이 덜 느껴지나요?) 산성 환경이 되면 어떻게 단맛을 냐는건가요? 밑에 그림이 뭘 의미하는건지 자세히 설명해주세요
안녕하세요.
해당 그림은 미라쿨린(miraculin)이 단맛 수용체(TAS1R2/TAS1R3)에 어떻게 작용해서 신맛을 단맛으로 바꾸는 원리를 설명한 것입니다. 그림을 하나씩 단계별로 해석하면서 왜 산성 환경에서 단맛을 느끼는지, 그리고 중성 상태에서는 왜 단맛을 느끼지 않는지 설명해드리겠습니다. 우선 TAS1R2/TAS1R3: 단맛을 감지하는 수용체 단백질 복합체, MCL (Miraculin): 미라쿨린. 단맛 수용체에 붙지만 중성 상태에서는 활성화되지 않는다, ATD, CRD, TMD: 수용체의 구조적 영역들, His590: 수용체 상의 히스티딘 아미노산으로, pH에 따라 반응합니다. Neutral pH (중성 상태)인데요, 미라쿨린(MCL)은 이미 수용체에 결합해 있지만 "inactive (비활성화)" 상태입니다. 단맛 수용체(TAS1R2/TAS1R3)가 ‘휴지 상태(resting state)’에 있으며, 이 상태에서는 단맛을 거의 느끼지 못합니다. 그래서 중성 상태에서는 미라쿨린이 있어도 단맛을 유발하지 않습니다. Extracellular acidification (세포 외부가 산성)에서 산(예: 레몬즙 등)이 들어오면 pH가 낮아지고, 수소 이온(H⁺)이 많아집니다. 이때 미라쿨린의 구조가 변하면서 '활성화된 형태'로 바뀝니다. (Active MCL) 수용체 일부가 부분적으로 자극되어 '부분적 활성화(partial activation)' 상태가 되며, 여기서부터 단맛을 조금 느끼게 되기 시작합니다. Intracellular acidification (세포 내부까지 산성화됨)의 경우 약한 산성 환경이 세포 내쪽으로도 영향을 주면, 수용체 내 특정 잔기(예: His590)까지 변성됩니다. 이로 인해 미라쿨린이 단맛 수용체를 완전히 활성화시킵니다 (Full activation). 입에 신맛 나는 음식을 먹었지만, 단맛 수용체가 완전히 자극되어 ‘달게’ 느껴지는 현상이 발생하게 되는 것입니다. 이러한 미라쿨린이 영양치료에 유용한 것은, 미라쿨린은 신맛 나는 음식(비타민C가 많은 과일 등)을 달게 느끼게 해주기 때문에, 항암치료 등으로 미각이 둔해진 환자나 식욕이 없는 사람에게 식욕을 도와주는 데 활용될 수 있습니다.
설명이 좀 길어질 듯 합니다.
먼저 그림은 미라쿨린과 단맛 수용체(TAS1R2/TAS1R3)의 상호작용을 pH 변화에 따라 보여주는 모델입니다.
그림에 대해서 너무 상세히 설명드리면 너무 길어져서..
한번에 설명을 드리겠습니다.
먼저 가장 왼쪽 그림을 보면, 중성 pH 환경에서 미라쿨린(Miraculin, MCL)이 단맛 수용체(TAS1R2/TAS1R3)에 결합해 있는 것을 볼 수 있습니다. 이때 미라쿨린은 'Inactive MCL' 상태로 표시되어 있으며, 수용체는 'Resting state' 즉, 휴지 상태로 되어 있습니다. 다시 말해 미라쿨린이 수용체에 결합은 하지만, 단맛 신호를 활성화시키지 못합니다.
중성 상태일 때 단맛이 덜 느껴지냐고 물으셨는데, 일반적으로 미라쿨린이 단맛 수용체에 결합하면 설탕과 같은 일반적인 단맛 물질이 수용체에 결합하는 것을 방해할 수 있습니다. 그래서 미라쿨린을 섭취한 후 중성 상태의 음식을 먹으면 평소보다 단맛이 덜 느껴지거나 아예 느껴지지 않을 수 있습니다. 미라쿨린이 단맛 수용체의 활성 부위를 차단하는 역할을 하기 때문입니다.
그리고 가운데 그림은 'Extracellular acidification' 즉, 세포 외부 산성화 상태입니다. 산이 존재하면 미라쿨린의 구조에 변화가 생겨 'Active MCL' 상태가 되는데, 이 상태에서 수용체는 'Partial activation' 즉, 부분 활성화가 됩니다.
오른쪽 그림은 '+Intracellular acidification' 즉, 세포 내부 산성화 상태압니다. 약산이 세포막을 통과하여 세포 내부로 들어와 수용체의 특정 부위(His590)에 영향을 주는 것으로 되어 있는데, 세포 내부의 산성화까지 더해지면 수용체가 'Full activation' 즉, 완전 활성화되는 것입니다.
산성 환경이 되면 미라쿨린의 구조 변화와 수용체의 특정 아미노산 잔기(특히 His590으로 표시된 히스티딘 잔기)의 양성자화가 일어나면서 수용체의 구조가 변형됩니다. 이 구조 변화가 설탕과 같은 단맛 물질이 결합했을 때처럼 수용체를 활성화시키는 결과를 가져오는 것입니다.
따라서 산성 물질이 존재할 때 미라쿨린은 단맛 유발 물질처럼 작용하여 강한 단맛을 느끼게 하는 것입니다.