חלבוני קולטנים, המתבטאים על פני התא או בתוך התא, נקשרים למולקולות איתות שונות, המכונות ליגנדים, ויוזמים תגובות סלולריות. קולטני טעם, המתבטאים ברקמות דרך הפה, מקיימים אינטראקציה עם טעם, המולקולות האחראיות לתחושת הטעם. קולטני טעם מרים (T2Rs) אחראים לתחושת הטעם המר. עם זאת, מלבד רקמות דרך הפה, קולטנים אלה מתבטאים גם בתאי הנוירופוד של דרכי העיכול, האחראים להעברת אותות מהמעיים למוח. לפיכך, T2RS עשוי למלא תפקיד מכריע בשמירה על ציר המוח.
25 סוגים של T2Rs אנושיים זוהו עד כה. עם זאת, בשל מורכבות מסוימת, המבנה של מרבית הקולטנים הללו עדיין לא מורכב. בתקופה האחרונה, מודלים של חיזוי מבוסס AI שימשו להבנת מבנה החלבון במדויק. בעבר נעשה שימוש במודל מבוסס בינה מלאכותית זוכה פרס נובל (AI), Alphafold2 (AF2), כדי לפענח את המבנים של T2Rs. עם זאת, עם ההתקדמות בטכנולוגיה, הדגם עודכן לגירסה האחרונה שלו, Alphafold3 (AF3). המודל האחרון מאפשר תחזית מבנית מפורטת יותר בהשוואה לגרסה הקודמת.
מכאן שבמחקר זה החליטה קבוצת חוקרים, בהובלת פרופסור נעמי אוסקאבה ממכון טכנולוגי שיבאורה, לנתח את המבנה של T2Rs באמצעות מודל AF3 ולהשוות את הדיוק עם התוצאות ממחקר החיזוי AF2 ומבנים תלת ממדיים זמינים של שני T2Rs, T2R14 ו- T2R46. "הביטוי של קולטני טעם מרים בדרכי העיכול מעיד על כך שהם מעורבים בשמירה על ציר המוח-מוח, סובלנות הגלוקוז והוויסות התיאבון. מכאן, הבנת המבנה יכולה לספק תובנה טובה יותר לגבי תפקידו," הזכיר את פרופ 'אוסקאבה כמוטיבציה העיקרית מאחורי המחקר הזה. העיתון הועמד לרשת באופן מקוון ב- 14 ביולי 2025, ופורסם בכרך 11 של כתב העת מחקר עדכני במדעי המזון ב- 22 ביולי 2025. מאמר זה נכתב יחד על ידי טקאפומי שימיזו וריו אוונו, ממכון הטכנולוגיה של שיבאורה, ופרופסור ויטוריו קלברזה, מאוניברסיטת קטניה.
החוקרים השיגו את רצפי חומצות האמינו של כל ה- T2Rs האנושיים ממסד הנתונים UniProt והשתמשו במודל AF3 כדי לחזות את המבנים התלת מימדיים שלהם. לשם השוואה, נתוני חיזוי AF2 שנוצרו בעבר אוחזרו ממסד הנתונים של Alphafold. המבנים שנקבעו בניסוי של T2R14 ו- T2R46 מקורם בבנק נתוני החלבון (PDB). כלי תוכנה שונים שימשו לצורך הדמיית מבנה, יישור והערכת דיוק.
הניתוח העלה כי AF3 סיפק באופן עקבי תחזיות מבניות מדויקות יותר מאשר AF2. עבור T2R14, התחזיות הועמדו על ידי 115 מבנים קריו-EM, ו- AF3 הראו את ההסכם הגבוה יותר עם נתונים ניסיוניים. באופן דומה, עבור T2R46, השוואות עם שלושה מבנים שנפתרו בניסוי אישרו כי AF3 השיגה את ההתאמה הקרובה ביותר בכל המקרים.
קווי דמיון במבנה ה- T2Rs נותחו גם למחקר זה. עבור קולטנים אלה, חלק מהחלבון נשאר בתוך התא, המכונה האזור התוך תאי, ואילו חלק אחר נשאר מחוץ לתא (אזור חוץ תאי). האינטראקציה עם מולקולות האות מתרחשת באזור החוץ תאי. המחקר הדגים כי ישנם קווי דמיון מבניים יותר ועקביות בין האזורים התוך תאיים של ה- T2Rs. האזור החוץ תאי של הקולטנים מראה וריאציה מבנית משמעותית. "אשכול של חלבונים מבוסס על הדמיון המבני והגדולות שלהם. בהתבסס על הממצאים שלנו, חילקנו את ה- T2Rs לשלושה אשכולות שונים," מדינות פרופ 'אוסקאבה. דפוסים אלה עשויים לעזור לחוקרים להבין כיצד T2Rs שונים מתפקדים ומדוע קולטנים מסוימים מגיבים לתרכובות ספציפיות.
המבנה של T2Rs ככל הנראה מאפשר להם לזהות את אלפי החומרים המרים השונים באמצעות אינטראקציה עם חלבון G ספציפי לקולטן טעם אחר, α-Gustducinו "עם מעורבותם של הקולטנים באיתור טעימים מרים ושמירה על ציר המוח במעי, זה יכול למלא תפקיד חשוב במחקר מבוסס בריאות ובתרופות, וממוקד במיוחד למחלות אורח חיים כמו סוכרת," הזכיר את פרופ 'אוסקאבה, והסביר את חשיבותו של מחקר זה. מחקר נוסף, התמקדות בקשר בין רצף למבנה של ה- T2Rs וכיצד תפיסת הטעם האישית משתנה, תסייע בהבנה מקיפה יותר של תפקוד T2R.
