Vrouw eet een ijsje
NIEUWS | Amerikaanse wetenschappers lukten het om de zoetheidssensor van de tong in kaart te brengen. Ze zeggen dat het kan leiden tot nieuwe manieren om hunkering naar suiker te beteugelen en verminderen. De ontdekking toont de werking van de sleutelmolecule die verantwoordelijk is voor onze onverzadigbare aantrekkingskracht op suiker.
Onze aantrekkingskracht tot suiker is ongezond groot. Verschillende onderzoeken linken obesitas aan de overconsumptie van suikers en kunstmatige zoetstoffen. Wetenschappers van Columbia University in de Verenigde Staten hebben met een nieuw onderzoek een belangrijke stap gezet in de aanpak van dit gevaar voor de volksgezondheid. Het onderzoek werd op 7 mei 2025 gepubliceerd in Cell.
3D-structuur zoetreceptoren
Voor het eerst hebben onderzoekers de 3D-structuur in kaart gebracht van de menselijke receptor voor zoete smaken. Deze receptor is een moleculaire machine waarmee we zoete dingen proeven. Co-auteur Juen Zhang: “De kunstmatige zoetstoffen die we tegenwoordig gebruiken om suiker te vervangen, veranderen ons verlangen naar suiker niet wezenlijk.”
De zoetreceptoren op onze tong kunnen een groot aantal verschillende chemische stoffen detecteren die zoet smaken, van gewone tafelsuiker tot antimicrobiële enzymen in kippeneieren. In tegenstelling tot andere receptoren - voor bittere, zure of andere smaken - zijn onze zoete sensoren zo geëvolueerd dat ze niet erg gevoelig zijn. Dit draagt bij aan onze aandacht voor suikerrijke voeding voor energie en zorgt ervoor dat we veel zoetigheid nodig hebben om onze zoete trek te bevredigen.
Kunstmatige zoetstoffen
Co-auteur en onderzoeksassistent Brian Wang: “Alle kunstmatige zoetstoffen die we vandaag de dag gebruiken zijn ofwel bij toeval ontdekt of gebaseerd op bekende moleculen met een zoete smaak. Als gevolg daarvan hebben de meeste kunstmatige zoetstoffen nadelen.”
De wetenschappers brachten de structuur van de receptor in kaart toen deze zich verbond met twee van de meest gebruikte kunstmatige zoetstoffen, aspartaam en sucralose. Deze zijn respectievelijk 200 en 600 keer zoeter dan sucrose.
Co-auteur Ruihuan Yu, een promovendus in het laboratorium van Zuker: “De onderzoekers veranderden vervolgens systematisch kleine delen van de receptor. Dit hielp licht te werpen op de rol die elk van deze onderdelen speelt bij het binden aan de zoetstoffen.”
Verbetering begrip smaakdetectie
Meer dan 20 jaar geleden ontdekten Dr. Zuker en zijn collega's de genen achter de zoogdierreceptor voor zoete smaak. Dit baanbrekende werk onthulde de chemische formule, maar tot nu toe wist niemand de precieze vorm ervan. “Zonder deze kennis is het begrijpen van de moleculaire basis van zoetdetectie om rationeel manieren te ontwerpen om de functie van deze essentiële receptor te reguleren een uitdaging geweest”, aldus Dr. Zuker, in wiens laboratorium het onderzoek werd uitgevoerd.
Het kostte de onderzoekers innovatieve benaderingen en ongeveer drie jaar om de structuur van de menselijke receptor voor zoete smaak in kaart te brengen, grotendeels omdat het moeilijk bleek om dit eiwit te kweken op cellen in laboratoriumschaaltjes.
Gedetailleerde 3D-structuur door cryo-EM
Het nieuwe werk brengt de structuur van de menselijke receptor voor zoete smaak ongekend gedetailleerd in kaart, met een resolutie van maar liefst 2,8 angstroms. Ter vergelijking: het kleinste atoom, waterstof, is iets meer dan 1 angstrom breed.
De wetenschappers gebruikten cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM) om de menselijke receptor voor zoete smaak te analyseren. Deze techniek vuurt elektronenbundels af op moleculen die bevroren zijn in een oplossing, waardoor onderzoekers momentopnames konden maken van deze moleculen vanuit verschillende perspectieven, van waaruit ze hun driedimensionale structuren op atomair niveau kunnen reconstrueren.
Bindingspocket van receptor: sleutelmolecule
De menselijke receptor voor zoete smaak bestaat uit twee hoofdhelften. Eén daarvan, TAS1R2 genaamd, bevat de bindingspocket die Cryo-EM onthulde. De verbindingspocket verwijst naar de holte waar zoete dingen blijven plakken en de reeks reacties op gang wordt gebracht. Deze wakkeren dan weer onze sterke trek in zoetigheid aan. Het kennen van de structuur van dit deel kan ons ook helpen te begrijpen waarom mensen verschillen in hoe gevoelig ze zijn voor zoetigheid.
Co-auteur Anthony Fitzpatrick, PhD, hoofdonderzoeker aan het Zuckerman Instituut van Columbia: “Door de exacte vorm te kennen, kunnen we zien waarom zoetstoffen zich eraan hechten en hoe we betere moleculen kunnen maken of vinden die de receptor activeren of zijn functie reguleren.”
3D-structuur helpt ander onderzoek
Hoewel de menselijke receptor voor zoete smaak vooral te vinden is op de smaakpapillen in de mond, merkte Dr. Zhang op dat hij ook verspreid is over het hele lichaam, waar hij mogelijk een rol speelt in de functie van organen zoals de alvleesklier. De nieuwe kaart van de structuur van deze receptor kan dus ondersteuning bieden bij onderzoek naar onze stofwisseling en bij aandoeningen zoals diabetes.