Die Geschmacksrezeptoren der Familie TAS2R reagieren auf eine Vielzahl chemisch unterschiedlicher Moleküle und vermitteln uns einen bitteren Geschmack. „Unter den 25 funktionellen TAS2Rs, die im menschlichen Genom kodiert sind, ist TAS2R14 der vielseitigste und reagiert auf Hunderte von chemisch unterschiedlichen Bindungspartnern“, erklärt ein Team um Lior Peri von der Hebrew University of Jerusalem in Israel. So binden verschiedene Vitamine, Arzneimittel und viele weitere natürliche und synthetische Stoffe an TAS2R14. Die detaillierte Struktur und damit auch die genaue Funktionsweise von TAS2R14 waren bislang allerdings unklar.
Zusätzliche Bindungstasche
Nun haben Peri und sein Team die dreidimensionale Struktur des Rezeptors mit Hilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie entschlüsselt. Dabei betrachteten sie TAS2R14 zusammen mit einem seiner Bindungspartner, dem entzündungshemmenden Medikament Flufenaminsäure (FFA). „Die Struktur offenbart einen ungewöhnlichen Bindungsmodus, bei dem zwei Kopien von FFA an unterschiedlichen Stellen des Rezeptors gebunden sind“, berichtet das Forschungsteam.
Die eine Bindungstasche befindet sich wie erwartet auf dem äußeren Teil des Rezeptors. Der Rezeptor selbst reicht, wie für Rezeptoren dieser Art üblich, durch die Zellmembran hindurch und gibt die Signale, die er außen registriert, nach innen weiter. Zusätzlich entdeckten die Forschenden allerdings eine weitere Bindungstasche an der Seite des Rezeptors, die sich auf der Innenseite der Zellmembran befindet. „Diese Entdeckung gibt uns einen neuen Hinweis darauf, wie TAS2R14 funktioniert“, erklärt Peris Kollegin Masha Niv. „Es ist faszinierend, weil der Rezeptor nicht nur Chemikalien von außerhalb der Zelle wahrnimmt, wie Lebensmittel oder Medikamente, sondern auch ‘schmeckt’, was im Inneren der Zelle passiert.“
Therapeutisches Potenzial
Aus Sicht der Forschenden könnten die neuen Erkenntnisse dazu beitragen, neue Medikamente für die Interaktion mit diesem Rezeptor zu entwickeln. „TAS2R-Rezeptoren helfen uns nicht nur, Bitterkeit zu schmecken“, erklärt Peri. „Sie kommen außer auf der Zunge in vielen weiteren Teilen des Körpers vor und sind an Prozessen wie Atmung, Verdauung und dem Immunsystem beteiligt.“ Nachgewiesen wurde zudem, dass der Rezeptor bei einigen Krebsarten besonders häufig vorkommt. Seine Aktivierung wurde bereits mit einer verringerten Teilungsrate der Krebszellen in Verbindung gebracht.
„Das deutet auf potenzielle therapeutische Einsatzgebiete hin, die über die Wahrnehmung bitteren Geschmacks hinausgehen“, sagt Peri. „Durch die Entdeckung dieser neuen Bindungstasche haben wir die Tür zu neuen Möglichkeiten der Entwicklung von Medikamenten geöffnet, die auf diese Rezeptoren abzielen und so möglicherweise zur Behandlung von Krankheiten wie Asthma, Fettleibigkeit und Entzündungen beitragen können.“
