食物中关键呋喃酮能特异性激活不同的气味受体
Journal of Agricultural and Food Chemistry，JAFC （IF2020：5.279）
背景
1、呋喃酮被认为是在许多食品中发现的天然香味决定性化合物，一般在美拉德反应过程中形成。突出的经济相关代表是结构上的同系物Furaneol和Sotolone，它们具有独特的焦糖和调味品般的气味品质，因此也是重要的食品香味剂(key food odorant, KFO)。
2、我们对挥发物的感知通常从位于鼻子嗅觉神经元纤毛中的气味受体(odorant receptors, ORs)对气味的化学接收开始，因此在基于生物分析的筛选实验中，识别最佳的ORs气味以及化合物特异性受体活性模式，是在分子水平上理解气味质量编码的先决条件。虽然目前已经确定了Sotolone的气味受体，但对Furaneol的特异性受体却一直难以捉摸。
3、本研究利用配备了GloSensor技术的KFO和IL-6-HaloTag-OR文库进行HEK-293细胞发光检测实验，采用双向筛选的方法识别了Furaneol和Sotolone的最佳ORs，并进一步明确其特征。
4、由于我们的受体筛选实验不包括所有已知的人类遗传OR变异体，而且我们OR文库中的一些受体可能与我们研究中使用的分析方法不兼容，因此我们可能会错过Furaneol或Sotolone的其他响应ORs或是其他反应遗传变异体。
（点击左下角阅读原文，直达文献页面）。
方法及结果
图2：Furaneol和Sotolone以及其各自的结构同系物分别能单独激活OR5M3和OR8D1。分别用1000 μmol/L的Furaneol (A)、Sotolone (B)、Homoofuraneol (C)和Abhexon (D)筛查616个人类OR的变异体。图中所示为平均值(n =1，一式两份)；数据被归一化到最大响应OR；注意OR8D1由于信号幅度大得多而具有更好的信噪比；不同的OR家族用颜色编码；红色虚线表示2σ阈值；RLU为相对发光单位；虚线表示2σ阈值；FP为假阳性(浓度响应关系见原文图S2)
图3：OR5M3和OR8D1对相应的呋喃酮KFO兴奋剂有浓度依赖性反应。Furaneol和Homofuraneol在OR5M3上的浓度响应关系(A)；Sotolone和Abhexone在 OR8D1上的浓度响应关系 (B)；2,2-二甲基-3(2H)-呋喃酮，3-甲基- 2(5H)-呋喃酮和2,5-二甲基-3-呋喃酮在OR5M3上的浓度响应关系(C)。请注意(C)中的所有子面板中的Furaneol曲线以灰色显示。将模拟对照数据减去，归一化为OR1A1对(R)-(−)-香芹酮(30 μmol/L)的反应，显示为平均值±SD (n =3−6)。RLU为相对发光单位。由8名受试者进行的3-AFC测试得出的个体气味质量
图4：OR5M3和OR8D1是狭窄(范围) 调谐的受体(narrowly tuned receptors)，分别选择两个高度相关的KFO结构开展实验。针对人体气味受体OR5M3 (A)和OR8D1 (B)对187种KFOs进行筛选。所示为平均值±SD (n = 1，以三次重复计算)；减去模拟控制；OR1A1对(R)-(-)-香芹酮(30 μmol/L)的反应归一化；各KFO浓度均为300 μmol/L；RLU为相对发光单位；虚线表示2σ阈值；FP为假阳性(浓度响应关系见原文图S2)
研究结论
1、新发现OR5M3是一种被Furaneol和homofuraneol特异性激活的受体。
2、OR5M3和OR8D1皆是高度选择性和狭窄(范围)调谐的受体。
1. 研究结果表明，不同的气味质量很可能由不同的受体激活模式来代表，这增加了对食物典型及香味决定性KFOs的生物相关组的气味质量编码的理解。
2.在未来研究中可能揭示本研究中的OR及其在群体中的遗传变异体在体内作为真正的Sotolone或Furaneol受体的作用。
参考文献
Key Food Furanones Furaneol and Sotolone Specifically Activate Distinct Odorant Receptors.
https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c03314
专 家 简 介
Dietmar Krautwurst，慕尼黑工业大学（TUM）莱布尼茨食品系统生物学研究所，研究方向为感官受体和信号传导。
版权声明
本公众号推送文章仅为学术交流使用，‘原创’为原创编译之标记，不表示本平台对文本主张版权。作者团队或单位如需使用编译文本，可联系编辑开放白名单。凡是注明“转载”的稿件，均已注明直接来源，如需使用，请联系版权人。如有侵权，请联系我们，我们会尽快删除。
