刘源教授团队揭示了鲜味肽与其受体的作用规律并提出新型鲜味肽发掘策略

上海交通大学食品风味感知创新团队王文利等人在国际知名期刊《Biomaterial》（中科院一区TOP，IF= 12.479）发表题为“In-silico investigation of umami peptides with receptor T1R1/T1R3 for the discovering potential targets: A combined modeling approach”的研究文章。该文揭示了鲜味肽与鲜味受体T1R1的作用模式并提出了高效发掘新型鲜味肽的策略。

—研究背景—

鲜味（Umami）是五味之一。目前食品中主要的鲜味成分包括游离氨基酸、核苷酸、有机酸、小肽等及其衍生物，其中鲜味肽作为重要的鲜味成分不仅是食品中氮源营养物质组分，也具有独特的滋味增强作用。近年来鲜味肽成为食品风味研究热点，在不同食品中鲜味肽被陆续发掘，但鲜味肽呈味规律尚不明确。理清鲜味肽的呈鲜特性将助力高效鲜味肽的工业化制备及其在食品工业中的应用，对食品鲜味研究与调味料行业发展具有重要意义。

—研究内容和方法—

利用量子化学、分子对接结合人工智能，从鲜味肽本身以及肽与受体相互作用角度系统探讨目前已知鲜味肽的呈味规律。

—研究结果—

（1）对2-18个氨基酸的鲜味肽的氨基酸分布规律系统分析发现，鲜味肽N端和C端1/2号位的氨基酸残基呈现出一定的规律性，氨基酸D/E出现的频率最高，其次是G、A、V等。

图1 已知鲜味肽的氨基酸组成分布

（2）鲜味肽活性位点的呈现特征（酸性氨基酸、碱性氨基酸和甜味氨基酸）使得鲜味肽形成不同鲜味强度的聚类簇。根据鲜味肽自身活性位点信息结合其与受体T1R1的识别位点分布，诠释了不同长度鲜味肽与受体结合时其受体上的关键氨基酸残基的分布；进一步根据受体残基与不同长度鲜味肽结合的频率，提出基于关键受体残基的鲜味肽与受体作用模式。对于2-3肽而言，受体的关键结合残基是D147、R277、Q278和N69；4-7肽与受体结合中最重要的残基是D147，其次是R151、N150和N69；对于8个氨基酸以上的肽与受体作用时结合残基较为分散，最主要的结合残基是R151。

（3）基于肽氨基酸分布和活性位点信息，针对不同长度肽分别建立了2层决策鲜味判断系统。首先分析肽是否包含正向氨基酸D或E；其次，存在D/E情况下，进一步判断该肽的活性位点是否有D/E/R/K，如果含有这些活性位点则结果输出Yes；若该肽的活性位点是F时，则结果输出No。对于不包含正向氨基酸D或E的肽，进一步检查其氨基酸组成中疏水性氨基酸分布，若不含主要疏水性氨基酸L/F/I且肽活性位点在R/K及甜味氨基酸上，则结果输出Yes；若肽活性位点在L/F，则结果输出No。综上，不同长度的肽按照其对应的2层筛选策略，其预测准确率达95%。

—研究结论—

该研究揭示了氨基酸D/E是鲜味肽的关键结构特征；较小分子鲜味肽与受体关键结合残基是D147和N69等，而较大分子鲜味肽则是R151。建立了准确率较高的2层决策鲜味判断系统，为鲜味肽进一步深入研究、开发与应用提供了基础支撑。

上海交通大学农业与生物学院长聘教轨副教授王文利博士为该论文的第一作者，刘源教授为通讯作者，硕士生崔智勇、宁梦华、周天行等参与了本项研究。该研究得到了国家自然科学基金（31972198, 31901813, 32001824）的资助。

附【论文详细信息】

Biomaterials, 2022,281, 121338

【原文链接】

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121338