KR101682865B1 - Salty peptide - Google Patents

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KR101682865B1
KR101682865B1 KR1020160135017A KR20160135017A KR101682865B1 KR 101682865 B1 KR101682865 B1 KR 101682865B1 KR 1020160135017 A KR1020160135017 A KR 1020160135017A KR 20160135017 A KR20160135017 A KR 20160135017A KR 101682865 B1 KR101682865 B1 KR 101682865B1
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공광훈
김명철
서진영
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중앙대학교 산학협력단
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    • C07K7/06Linear peptides containing only normal peptide links having 5 to 11 amino acids

Abstract

본 발명은 짠맛 펩타이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 4~5개의 아미노산으로 이루어진 짧은 펩타이드로 짠맛을 나타내는 것을 확인하였으며, 소금 대체 물질로서 짠맛 식품 첨가물 개발이 가능할 것으로 기대된다.The present invention relates to a salty taste peptide, and more particularly, a short peptide having 4 to 5 amino acids, which shows a salty taste, and it is expected that a salt food additive can be developed as a salt substitute.

Description

짠맛 펩타이드{Salty peptide}Salty peptide {Salty peptide}

본 발명은 짠맛 펩타이드에 관한 것이다. The present invention relates to a salty peptide.

염(염화나트륨)은 음식물의 조미 및 가공에 있어서, 음식물에의 맛 부여, 음식물의 보존성 향상, 음식물의 물성 개선 등의 중요한 역할을 하고 있다. 식염은 특히 맛있다고 느끼게 하는 맛(식염미)을 음식물에 부여하며, 그 구성성분인 나트륨과 염소는 인체의 필수영양소이다.Salt (sodium chloride) plays an important role in seasoning and processing food, such as imparting taste to food, improving food preservation, and improving food properties. Salt gives foods a particularly tasty taste (salt taste), and its constituents, sodium and chlorine, are essential nutrients for the human body.

그러나, 식염의 구성성분인 나트륨의 과잉섭취는 많은 건강문제, 예로서 고혈압 등의 심장병이나 혈관계 질환의 위험인자가 되는 것으로 여겨지고 있다. 일본은 물론 여러 선진국에서는 이들 질환에 걸리기 쉬운 고령자층의 증가에 따라 식염, 특히 나트륨의 섭취량의 감소가 강하게 요구되고 있다.However, excessive intake of sodium, a constituent of salt, is considered to be a risk factor for many health problems, such as heart disease and vascular disease, such as high blood pressure. In Japan as well as in many developed countries, as the number of elderly people who are susceptible to these diseases increases, there is a strong demand for a decrease in the intake of salt, especially sodium.

식염섭취량의 감소를 위해서는 음식물의 조미 및 가공에 있어서 식염의 사용량을 감소시키는 것이 가장 단순한 방법이다. 그러나, 가정 조리식품이든 가공음식물이든 음식물에 함유되는 식염량을 10% 이상 감소시키면 그 음식물의 미감은 일반적으로 손상받게 된다.In order to reduce the amount of salt intake, the simplest method is to reduce the amount of salt used in seasoning and processing of food. However, if the amount of salt contained in food, whether it is home cooked food or processed food, is reduced by 10% or more, the taste of the food is generally damaged.

식염미를 손상시키지 않고 식염, 특히 나트륨의 섭취량을 감소시키는 방법, 즉 일반적으로 감염 방법이라고 하는 것으로는, 그 자신이 식염미를 띠는 물질(이하, 식염대체물질이라고 함)을 사용하는 방법과, 그 자신이 식염미를 띠지는 않지만 식염과 공존시 그 식염미를 증강하는 물질(이하, 식염미 증강물질이라고 함)을 사용하는 방법 등이 알려져 있다.The method of reducing the intake of salt, especially sodium, without damaging the salty taste, that is, generally referred to as an infection method, is a method of using a substance that has a salty taste by itself (hereinafter referred to as a salt substitute) and , A method of using a substance (hereinafter referred to as a salt taste enhancing substance) that enhances the salt taste when coexisting with salt, although itself does not have a salty taste, is known.

식염대체물질로는 예로서 칼륨염, 암모늄염, 염기성 아미노산, 염기성 아미노산으로 이루어지는 펩타이드 및 글루콘산의 알칼리금속염 등이 알려져 있다. 식염미 증강물질은 식염을 대체할 수는 없으나 식염의 식염미를 증강시킴으로써 식염의 사용량을 감소시켜, 감염(減鹽)을 가능하게 하는 물질이다.Examples of salt substitutes include potassium salts, ammonium salts, basic amino acids, peptides composed of basic amino acids, and alkali metal salts of gluconic acid. Salt taste enhancers cannot replace salt, but by enhancing the salt taste of salt, reducing the amount of salt used, it is a substance that enables infection.

식염미 증강물질로는 예로서 분자량이 50,000 달톤 이하의 콜라겐을 가수분해하여 얻어지는 펩타이드 (특허문헌 1), 감미 단백질인 토마틴(thaumatin) (특허문헌 2), 시트르산 생산능을 갖는 흑국균(Aspergillus niger)으로 제국된 흑국, 및 황국균(Aspergillus oryzae)으로 제국된 황국의 혼합물을 소화시켜 수득한 분해 용액 (특허문헌 3) 등이 알려져 있다.As a salt taste enhancing material, for example, a peptide obtained by hydrolyzing collagen having a molecular weight of 50,000 Daltons or less (Patent Document 1), a sweet protein of thaumatin (Patent Document 2), and black bacterium (Aspergillus) having citric acid-producing ability. niger), and a decomposition solution (Patent Document 3) obtained by digesting a mixture of imperial black soup with Aspergillus oryzae, and the like are known.

또한, 국내에서는 재래 간장으로부터 짠맛 단백질을 발견한 바 있으나, 이 짠맛 단백질은 분자량이 500 Da에서 10,000 Da에 이르며, 만노스(mannose)와 N-아세틸-글루코사민(N-acetyl-glucosamin)의 당이 수식된 고분자로서, 구체적인 서열을 밝혀지지 않았으며 숙성과정을 거친 후에 추출해야 얻을 수 있어 제조과정이 번거롭다[특허문헌 4, 5].In addition, in Korea, salty protein was discovered from conventional soy sauce, but this salty protein has a molecular weight ranging from 500 Da to 10,000 Da, and the sugars of mannose and N-acetyl-glucosamin are modified. As a resultant polymer, the specific sequence has not been identified, and the manufacturing process is cumbersome because it can be obtained only after the aging process has passed [Patent Documents 4 and 5].

일본 공개특허공보 소63-3766 호Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-3766 일본 공개특허공보 소63-137658 호Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-137658 일본 공개특허공보 평2-53456 호Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-53456 국내 특허 등록 제1126163호Domestic Patent Registration No. 1126163 국내 특허 공제 제2013-0057403호Domestic Patent Deduction No. 2013-0057403

본 발명자들은 안정되고 높은 단맛을 가지는 새로운 감미 펩타이드를 개발하고자, 단맛을 나타내는 단백질의 구조적, 단백질 공학적 연구를 통해 밝혀진 중요 부위의 서열로부터 디자인된 펩아티드 중 일부에서 짠맛을 나타내는 펩타이드를 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.In order to develop a new sweet peptide having a stable and high sweet taste, the present inventors the present invention by identifying a peptide that exhibits salty taste in some of the peptides designed from the sequence of an important site found through structural and protein engineering studies of a protein that exhibits sweet taste. Was completed.

따라서, 본 발명은 새롭게 디자인된 짠맛 펩타이드를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a newly designed salty peptide.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 신규 짠맛 펩타이드를 제공한다.As a means for solving the above problems, the present invention provides a new salty peptide.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명은 상기 짠맛 펩타이드를 포함하는 식염 대체제 및/또는 식염 식품 첨가제를 제공한다.In addition, as another means for solving the above problems, the present invention provides a salt substitute and/or a salt food additive comprising the salty peptide.

본 발명에 따른 짠맛 펩타이드는 4~5개 아미노산으로 이루어진 짧은 펩타이드로, 당 수식이 되지 않은 상태에서도 짠맛을 나타내는 것을 확인하였다. 본 발명의 짠맛 펩타이드를 응용하여 소금을 대체할 수 있는 새로운 식염 대체제로 개발 가능하므로 현대 질병에서 가장 큰 문제가 되는 성인병을 예방할 수 있는 우수한 대체제로 사용되리라 기대된다. The salty peptide according to the present invention is a short peptide consisting of 4 to 5 amino acids, and it was confirmed that the salty taste was exhibited even in a state where the sugar was not modified. Since it is possible to develop a new salt substitute that can replace salt by applying the salty peptide of the present invention, it is expected to be used as an excellent substitute that can prevent adult diseases, which is the biggest problem in modern diseases.

도 1은 탄수화물 수크로스의 메커니즘(좌)과 합성 감미료 사카린의 메커니즘(우)이 다른 것을 나타낸 것이다.
도 2는 TRPV1(transient receptor potential cation channel subfamily V member 1) 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 용상 유도 맛 수용체 세포 내 나트륨 이온 수송 및 전방의 혀 내 짠맛 전달 모델을 나타낸 것이다.
도 4는 브라제인의 3차원 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 브라제인의 중요 부위(29~43번째 잔기)를 나타낸 것이다.
도 6은 아스파탐의 화학구조식을 나타낸 것이다.
도 7은 겔 크로마토그래피를 이용한 펩타이드 정제를 나타낸 것이다.
도 8은 브라제인과 T1R2의 결합 포켓을 예측한 것이다.
도 9는 단맛 수용체 T1R2와 브라제인의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 10은 단맛 수용체 T1R2와 BZ1의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 11은 단맛 수용체 T1R2와 BZ2의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 12는 단맛 수용체 T1R2와 BZ3의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 13은 단맛 수용체 T1R2와 BZ4의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 14는 단맛 수용체 T1R2와 BZ5의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 15는 단맛 수용체 T1R2와 BZ6의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 16은 단맛 수용체 T1R2와 BZ7의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 17은 단맛 수용체 T1R2와 BZ8의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 18은 단맛 수용체 T1R2와 BZ9의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 19는 단맛 수용체 T1R2와 BZ10의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 20은 TRPV1 구조와 리간드 도킹 모델을 나타낸 것이다
도 21은 T2R1와 BZ10의 도킹 모델을 예측한 것이다.
도 22는 펩타이드의 CD 스펙트라를 나타낸 것이다[BZ1: solid line, BZ2: dotted line, BZ5: dashed line, BZ6: dot-dashed line].
도 23은 브라제인과 T1R2 사이의 수소결합을 나타낸 것이다.
도 24는 짠맛 펩타이드(BZ3~5) 및 TRPV1 간의 상호작용을 나타낸 것이다[a: BZ3(DKHAR); b: BZ4(KKRAR); c: BZ5(DEKR)].
1 shows that the mechanism of carbohydrate sucrose (left) and that of the synthetic sweetener saccharin (right) are different.
Figure 2 shows the structure of TRPV1 (transient receptor potential cation channel subfamily V member 1).
3 shows a model of sodium ion transport in the solute-induced taste receptor cell and salty taste in the tongue in the front.
Figure 4 shows the three-dimensional structure of brazein.
Figure 5 shows the important site (29 to 43 residues) of brazein.
6 shows the chemical structural formula of aspartame.
7 shows peptide purification using gel chromatography.
Figure 8 predicts the binding pocket of brazein and T1R2.
9 is a prediction of a docking model of sweet receptor T1R2 and brazein.
Figure 10 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ1.
Figure 11 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ2.
12 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ3.
13 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ4.
14 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ5.
15 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ6.
16 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ7.
17 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ8.
18 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ9.
19 predicts the docking model of sweet receptors T1R2 and BZ10.
Figure 20 shows the TRPV1 structure and ligand docking model
21 predicts the docking models of T2R1 and BZ10.
Figure 22 shows the CD spectra of the peptide [BZ1: solid line, BZ2: dotted line, BZ5: dashed line, BZ6: dot-dashed line].
23 shows hydrogen bonds between brazein and T1R2.
Figure 24 shows the interaction between the salty peptide (BZ3 ~ 5) and TRPV1 [a: BZ3 (DKHAR); b: BZ4 (KKRAR); c: BZ5 (DEKR)].

본 발명은 짠맛 펩타이드에 관한 것이다.The present invention relates to a salty peptide.

상기 펩타이드는 서열번호 3, 4 및/또는 5로 표시되는 서열로 이루어진다.The peptide consists of a sequence represented by SEQ ID NO: 3, 4 and/or 5.

서열번호 3: DKHAR (브라제인 유래)SEQ ID NO: 3: DKHAR (from Brazzein)

서열번호 4: KKRAR (인공서열) SEQ ID NO: 4: KKRAR (artificial sequence)

서열번호 5: DEKR (브라제인 유래)SEQ ID NO: 5: DEKR (from Brazzein)

본 발명의 펩타이드는 기존의 당이 수식된 고분자 펩타이드(분자량이 500~10000Da)와는 달리 4~5개의 아미노산으로 이루어진 짧은 펩타이드로, 제조가 용이할 뿐만 아니라 염을 직접 섭취하지 않기 때문에 나트륨의 섭취를 줄일 수 있고, 칼로리가 거의 없기 때문에 저칼로리 음식으로 응용할 수 있는 장점을 가진다. 또한, 본 발명에서 당 수식이 되지 않은 상태에서도 짠맛을 나타내는 것을 확인하였다. The peptide of the present invention is a short peptide composed of 4 to 5 amino acids, unlike conventional sugar-modified polymeric peptides (molecular weight 500 to 10000 Da). It can be reduced and has the advantage that it can be applied as a low-calorie food because there are few calories. In addition, in the present invention, it was confirmed that the salty taste was exhibited even in the state in which the sugar was not modified.

본 발명은 또한, 상기 짠맛 펩타이드를 포함하는 식염 대체제 및/또는 식품 첨가제를 제공한다.The present invention also provides a salt substitute and/or food additive comprising the salty peptide.

본 발명의 식염미 대체제 또는 식품 첨가제의 대상이 되는 식품으로는 식염을 함유하지 않는 음식물이든 식염을 함유하는 음식물이든, 먹을 때 식염이 함유되는 식품이라면 특별한 제한은 없다. 식품으로 예를 들면, 국, 찌개, 탕 등의 국물, 고추장, 청국장, 된장, 간장, 소스, 드레싱, 마요네즈, 토마토 케찹 등의 조미료, 일본식 맑은 국과 같은 맑은 국, 콘소메 스프, 계란 스프, 미역 스프, 상어 지느러미 스프, 포타쥬(potage), 된장국 등의 스프류, 면류 (메밀 국수, 우동, 라면, 파스타 등)용 국물 및 소스류, 죽, 야채 및 쌀의 포리지(porridge), 및 찻물에 말은 밥 등의 쌀 조리 식품, 햄, 소시지, 치즈 등의 축산 가공품, 어묵, 건어물, 젓갈, 진미(chinmi) 등의 수산 가공품, 피클 등의 야채 가공품, 포테이토 칩, 전병, 쿠키 등의 스낵류, 가열 식품, 튀긴 식품, 구운 식품, 카레 등의 조리된 식품 등을 들 수 있다.There is no particular limitation as long as foods that do not contain salt, foods containing salt, or foods that contain salt when eaten as a food subject to the salt taste substitute or food additive of the present invention. For example, soups such as soup, stew, soup, red pepper paste, cheonggukjang, miso, soy sauce, sauces, dressings, mayonnaise, seasonings such as tomato ketchup, clear soup such as Japanese clear soup, consomme soup, egg soup, Seaweed soup, shark fin soup, potage, soups such as miso soup, soups and sauces for noodles (buckwheat noodles, udon, ramen, pasta, etc.), porridge, porridge of vegetables and rice, and tea water Rice cooked foods such as rolled rice, processed livestock products such as ham, sausage and cheese, processed seafood products such as fish cake, dried fish, salted fish, and chinmi, processed vegetable products such as pickles, snacks such as potato chips, rice crackers, and cookies , Cooked foods such as heated food, fried food, baked food, and curry.

상기 식염미 증강제 및/또는 식품 첨가제는 염기성 물질 및/또는 숙신산을 함유하고, 더 필요하다면 무기염, 산, 아미노산류, 핵산, 당류, 부형제 등의 음식물에 사용할 수 있는 각종 첨가물을 함유할 수 있다.The salt flavor enhancer and/or food additive contains a basic substance and/or succinic acid, and if necessary, may contain various additives that can be used in food such as inorganic salts, acids, amino acids, nucleic acids, sugars, and excipients. .

상기 무기염으로는 식염, 염화칼륨, 염화암모늄 등을 들 수 있다. 상기 산으로는 아스코르브산, 푸마르산, 말산, 주석산, 시트르산, 지방산 등과 같은 카르복실산 및 이들의 염 등을 들 수 있다. 상기 염으로는 나트륨 및 칼륨염을 들 수 있다. 상기 아미노산으로는 글루타민산 나트륨, 글리신 등을 들 수 있다. 상기 핵산으로는 이노신산 나트륨, 구아닐산 나트륨 등을 들 수 있다. 상기 당류로는 자당, 포도당, 유당 등을 들 수 있다. 상기 부형제로는 전분 가수분해물인 덱스트린, 각종 전분 등을 들 수 있다. 이들의 사용량은 사용목적에 따라 적절히 설정할 수 있는데, 예로서 펩타이드 100 중량부 당 0.1 내지 500 중량부 사용할 수 있다.Examples of the inorganic salt include table salt, potassium chloride, and ammonium chloride. Examples of the acid include carboxylic acids such as ascorbic acid, fumaric acid, malic acid, tartaric acid, citric acid and fatty acids, and salts thereof. Examples of the salt include sodium and potassium salts. Examples of the amino acids include sodium glutamate and glycine. Examples of the nucleic acid include sodium inosinate, sodium guanylate, and the like. Examples of the saccharides include sucrose, glucose, and lactose. Examples of the excipients include starch hydrolyzed dextrin and various starches. The amount of these can be appropriately set according to the purpose of use, for example, 0.1 to 500 parts by weight per 100 parts by weight of the peptide may be used.

이하, 본 발명에 따르는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention is described in more detail through examples according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the examples presented below.

[[ 실시예Example ]]

I. 참조I. Reference

1. One. 맛 인지Taste 메커니즘 mechanism

맛은 혀의 맛 유두(taste papillae)에서 인지된다(Mombaerts, 2004). 맛 유두는 혀 뒤쪽 편에 존재하는 성곽유두(circumvallate papillae), 뒤쪽 측면 가장자리에 있는 잎새 유두(foliate papillae) 그리고 혀끝과 혀의 측면에 존재하는 버섯유두(fungiform papilla)의 세 부분으로 구분할 수 있다. 세 종류의 맛 유두는 맛 봉오리(taste bud)로 구성되어 있으며, 다시 각 맛 봉오리는 50-150개의 특별한 맛 수용세포(taste receptor cells, TRCs)로 구성되어 있다.Taste is recognized in the taste papillae of the tongue (Mombaerts, 2004). Taste nipples can be divided into three parts: circumvallate papillae on the back of the tongue, foliate papillae on the posterior lateral edge, and fungiform papilla on the tip of the tongue and on the side of the tongue. The three taste nipples are composed of taste buds, and each taste bud is composed of 50-150 special taste receptor cells (TRCs).

TRCs는 Type I에서 IV까지 4종류로 분류할 수 있다. Type I 맛 수용세포는 ecto-ATPase를 발현하여 그룹 외의 세포까지 ATP가 확산되는 것을 막아준다. Type II 맛 수용세포는, 맛 수용체인 T1Rs, T2Rs를 포함한 GPCR(G protein coupled receptors)를 발현시키는 감각 수용세포로 알려져 있으며, 4종류 맛 수용세포에서 유일하게 리간드에 의해 자극이 유발된다. Type III 맛 수용세포는 시냅스를 형성하며, Type IV 맛 수용세포는 맛 봉오리 아래에 위치하여 다른 TRCs로 분화될 수 있는 기저세포의 역할을 한다. 하나의 맛 수용세포는 하나의 맛만 인지할 수 있도록 프로그램 되어 있다. TRCs can be classified into 4 types from Type I to IV. Type I taste receptor cells express ecto-ATPase to prevent ATP from spreading to cells outside the group. Type II taste receptor cells are known as sensory receptor cells that express G protein coupled receptors (GPCRs), including taste receptors T1Rs and T2Rs, and are the only four types of taste receptor cells that are stimulated by ligands. Type III taste receptor cells form synapses, and Type IV taste receptor cells are located under the taste buds and serve as basal cells that can differentiate into other TRCs. One taste receptor cell is programmed to recognize only one taste.

TRCs에서 발현되는 GPCRs는 7개의 알파-나선구조의 막 관통 도메인 (seven trans-membrane domain, 7TM domain)으로 구성되며 N-말단은 세포 밖에, C-말단은 세포 내에 위치한다. 막 관통 부위와 N-말단은 리간드와 결합하며, 3번째 세포 내 loop와 C- 말단 부위에는 G 단백질이 결합된다. 단맛, 우마미맛, 쓴맛은 GPCR 수용체에 의해 인지된다 (Kitagawa et al., 2001). 반면 짠맛과 신맛은 맛 봉오리에 위치한 이온 채널(ion channel) 또는 이온 교환자(ion exchanger)를 통해 나트륨/칼륨 이온, 수소 이온을 통해 감지된다(Mombaerts, 2004). 단맛과 우마미맛은 class C GPCR 수용체에 해당되는 T1Rs에 의해 인지되며 (Shi and Zhang, 2006), 쓴맛은 class A GPCR 수용체에 속하는 T2Rs에 의해 인지된다 (Huang et al., 2007).GPCRs expressed in TRCs consist of seven alpha-helixed transmembrane domains (seven trans-membrane domains, 7TM domains), with the N-terminus outside the cell and the C-terminus in the cell. The transmembrane region and the N-terminus are bound to the ligand, and the G protein is bound to the third intracellular loop and the C-terminal region. Sweet, umami, and bitter tastes are recognized by the GPCR receptor (Kitagawa et al ., 2001). On the other hand, salty and sour tastes are detected through sodium/potassium ions and hydrogen ions through ion channels or ion exchangers located in the taste buds (Mombaerts, 2004). Sweet and umami tastes are recognized by T1Rs corresponding to class C GPCR receptors (Shi and Zhang, 2006), and bitter tastes are recognized by T2Rs belonging to class A GPCR receptors (Huang et al ., 2007).

2. 단맛 수용체 2. Sweet receptor T1R2T1R2 // T1R3T1R3

인간의 단맛 수용체는 class C GPCR에 속하는 두 개의 소단위체(subunit)이 이합체를 형성하여 작용한다. 단맛을 인지하는 수용체는 T1R2와 T1R3로써 각각 Tasr2, Tasr3 유전자에서 발현된다. T1R2/T1R3는 ATD(amino-terminal ectodomain; VFTM(venus-flytrap binding domain)), CRD(cystein rich domain), TMD(trans-membrane domain)의 3개의 도메인으로 구성되어 있다. T1R2와 T1R3의 ATD(T1R2, 1-484; T1R3, 1-462)의 VFTM은 리간드와 결합하며, CRD(T1R2, 491-544; T1R3, 495-547)는 ATD와 TMD를 연결하여 구조를 유지하고, TMD(T1R2, 575-815; T1R3, 590-817)은 막을 관통하여 VFTM이 리간드와 결합함으로써 생기는 구조적 변화를 G 단백질에 전달하는 역할을 한다. The human sweet taste receptor works by forming a dimer of two subunits belonging to the class C GPCR. Receptors that recognize sweet taste are T1R2 and T1R3, which are expressed in Tasr2 and Tasr3 genes, respectively. T1R2/T1R3 consists of three domains: amino-terminal ectodomain (ATD), venus-flytrap binding domain (VFTM), cystein rich domain (CRD), and trans-membrane domain (TMD). VFTM of ATD (T1R2, 1-484; T1R3, 1-462) of T1R2 and T1R3 binds to the ligand, and CRD (T1R2, 491-544; T1R3, 495-547) maintains the structure by connecting ATD and TMD In addition, TMD (T1R2, 575-815; T1R3, 590-817) penetrates the membrane and plays a role of transmitting structural changes caused by binding of VFTM to the ligand to the G protein.

T1R2/T1R3의 구조는 아직 밝혀지지 않았으며, 가장 높은 상동성을 갖는 mGluR(glutamate receptor)로부터 기능을 예측할 수 있다. mGluR은 T1R1/T1R3의 이종이합체로 작용하며, N- 말단 부위에 글루탐산과 결합하여 복합체를 형성할 경우 상당한 구조적 변화를 유발한다 (Lopez Cascales et al., 2010). mGluR의 리간드 결합 부위인 m1-LBR은 리간드의 부재시 휴지형인 자유형 I의 형태를 갖고, 리간드가 결합한 경우 활성형인 자유형 II의 복합체를 형성한다고 예상되어 진다 (Temussi et al., 2002). 이와 마찬가지로 단맛 수용체인 T1R2/T1R3 역시 리간드와 결합하여 활성형의 복합체를 형성할 것으로 예측된다.The structure of T1R2/T1R3 has not yet been revealed, and the function can be predicted from the glutamate receptor (mGluR) having the highest homology. mGluR acts as a heterodimer of T1R1/T1R3, and induces significant structural changes when it binds to glutamic acid at the N-terminus to form a complex (Lopez Cascales et al ., 2010). The m1-LBR, the ligand binding site of mGluR, is expected to have a form of free form I, which is a resting form in the absence of a ligand, and forms a complex of free form II, which is an active form when the ligand is bound (Temussi et al. , 2002). Similarly, the sweet receptor T1R2/T1R3 is also predicted to form an active complex by binding to a ligand.

리간드가 당일 경우 T1R2/T1R3와 복합체를 형성함으로써 구조적 변화가 일어나고, 분리된 Gαgust를 통해 AC(adenylate cyclase)를 활성화시킴으로써 ATP를 cAMP로 전환시킨다. 전환된 cAMP는 직접 cyclic nucleotide-dependent ion channels을 통해 양이온을 유입시킴으로써 탈분극을 일으키거나, PKA(protein kinase A)를 활성화시키고 기저막의 칼륨 채널을 인산화하여 닫음으로써 칼슘 이온의 유입을 유도하여 탈분극을 일으킨다.In the case of the same day, a structural change occurs by forming a complex with T1R2/T1R3, and ATP is converted to cAMP by activating AC (adenylate cyclase) through the isolated Gα gust. The converted cAMP directly induces depolarization by introducing cations through cyclic nucleotide-dependent ion channels, or by activating PKA (protein kinase A) and phosphorylating and closing the potassium channel of the basement membrane, thereby inducing the influx of calcium ions and causing depolarization. .

반면 당이 아닌 감미료로 인한 단맛은 Gqα, Gqβγ로 구성된 Gq 단백질이 PLC β2(phospholipase C β2)를 자극하여 PIP2 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate)를 DAG (diacylglycerol)와 IP3로 가수분해하고(Margolskee, 2002), 높아진 IP3 농도로 인해 맛 인지세포로부터 칼슘 이온을 방출하여 탈분극을 유발한다 (Ohkuri et al., 2009) (도 1).On the other hand, for sweetness caused by sweeteners other than sugar, Gq protein composed of Gqα and Gqβγ stimulates PLC β2 (phospholipase C β2) to hydrolyze PIP2 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate) into DAG (diacylglycerol) and IP3. 2002), by releasing calcium ions from taste recognition cells due to the elevated IP3 concentration (Ohkuri et al ., 2009) (Fig. 1).

3. 3. TRPV1에On TRPV1 의한 by 짠맛 인지Is it salty?

많은 연구 결과를 통해, 짠맛은 나트륨 이온이 맛 수용세포의 나트륨 이온 채널(ENaC)에 유입되면서 인지되는 것이 밝혀졌다. 설치류를 이용한 전기 생리학적 연구 결과에 따르면, ENaC를 블록킹한다고 알려진 아밀로라이드(amiloride)를 구강 투여한 쥐의 경우 CT (chorda tympani)의 NaCl에 대한 신경반응이 현저하게 감소하는 것이 밝혀졌다. 하지만 아밀로라이드가 NaCl에 대한 모든 CT 반응을 제거하지 못하였고, 이에 따라 또 다른 맛 전달 과정이 있음이 예상되었다 (Smith et al, 2012).Through many studies, it has been found that salty taste is recognized as sodium ions enter the sodium ion channel (ENaC) of taste receptor cells. According to the results of electrophysiological studies using rodents, it was found that the neurological response of CT (chorda tympani) to NaCl was significantly reduced in mice administered orally with amiloride, which is known to block ENaC. However, amiloride did not eliminate all CT responses to NaCl, and accordingly, another taste transfer process was expected (Smith et al , 2012).

TRPV1은 비선택성 양이온 채널로서 캡사이신(capsaicin), 열, 산에 의해 활성화 되는 통각 수용체이다. 맛 봉오리에 다양한 종류의 TRPV1t가 존재함이 밝혀졌다 (Liu et al., 2001). 나트륨, 칼륨, 암모늄 이온에 대한 CT 반응이 TRPV1의 작용제에 의해 증가함이 밝혀졌으며, ENaC와 TRPV1을 모두 blocking한 설치류는 NaCl에 대한 CT 반응이 말소됨이 확인되었다. 이와 같은 전기 생리학적 연구를 통해 TRPV1 채널은 중요한 짠맛 인식 경로임이 밝혀졌다 (도 3). 메일라드 펩타이드(maillard reacted peptide, MRPs)는 열과 당에 의해 가수분해와 당 수식이 된 형태의 단백질이다. Katsumata 등의 연구 결과에 따르면 MRPs에 의해 TRPV1이 제거된 쥐의 NaCl에 대한 CT 신경 반응이 감지되며, MRPs 자체만으로도 짠 맛이 유도되는 것이 밝혀졌다 (Katsumata et al., 2008). 이와 관련하여 2012년에는 한국식품연구원의 류미라 박사팀이 재래간장으로부터 추출한 MRPs인 KFRI-LHe가 TRPV1과의 결합을 통해 짠맛을 나타내는 것을 발견하였다.TRPV1 is a non-selective cationic channel and is a nociceptor receptor activated by capsaicin, heat, and acid. It has been found that various types of TRPV1t exist in taste buds (Liu et al. , 2001). It was found that the CT reaction to sodium, potassium, and ammonium ions was increased by the agonist of TRPV1, and it was confirmed that the CT reaction to NaCl was eliminated in rodents that blocked both ENaC and TRPV1. Through this electrophysiological study, it was found that the TRPV1 channel is an important salty taste recognition pathway (FIG. 3). Maillard-reacted peptides (MRPs) are proteins that have been hydrolyzed and sugar-modified by heat and sugar. According to the results of Katsumata et al. , it was found that the CT neuronal response to NaCl in mice from which TRPV1 was removed by MRPs was detected, and that salty taste was induced by MRPs themselves (Katsumata et al., 2008). In this regard, in 2012, Dr. Mira Ryu's team at the Korea Food Research Institute discovered that KFRI-LHe, MRPs extracted from traditional soy sauce, exhibited salty taste through binding with TRPV1.

TRPV1의 고차 구조는 Liao 등에 의해 밝혀졌으며 Cryo-EM을 이용하여 3.4Å해상도로 고차구조 및 활성화된 구조를 밝혀냈으며 (Liao et al., 2013), 본 발명을 통해 밝혀진 TRPV1 구조를 사용하여 docking을 실시하였다. TRPV1 은 동일한 네 개의 소단위체로 이루어져 있으며 이온통로를 중심으로 네 개의 단위체가 배치되어 있다. 하나의 소단위체에는 Transmembrane segment (S5-S6)과 측면에 있는 S1-S4 전위수용 부위 사이에 pore loop이 존재하며 이들은 S4-S5 linker를 통해 연결되어 있다. 특히, S4-S5 linker 부위는 TRP 부위와 상호작용하여 입체성 변조 (allosteric modulation)에 관여하는 것으로 알려져 있다. TRPV1의 세포내 조립에 관련하여, 소단위체들의 배치는 세포질 내 부위인 N-말단 ankryin repeats의 상호작용으로부터 촉진되며 이 영역들을 통해 TRP 채널의 기능적인 측면을 더 많이 파악할 수 있을 것으로 예상된다(도 2). The higher order structure of TRPV1 was revealed by Liao et al ., and the higher order structure and activated structure at 3.4Å resolution were revealed using Cryo-EM (Liao et al., 2013), and docking was performed using the TRPV1 structure discovered through the present invention. Implemented. TRPV1 consists of four identical subunits, and four units are arranged around the ion channel. In one subunit, a pore loop exists between the transmembrane segment (S5-S6) and the S1-S4 translocation-receiving site on the side, and they are connected through an S4-S5 linker. In particular, it is known that the S4-S5 linker region interacts with the TRP region to participate in allosteric modulation. Regarding the intracellular assembly of TRPV1, the placement of subunits is promoted from the interaction of the N-terminal ankryin repeats, which is an intracytoplasmic region, and it is expected that more functional aspects of the TRP channel can be identified through these regions (Fig. 2).

4. 단백질 4. Protein 브라제인Brazzane

브라제인(brazzein)은 서아프리카의 P. brazzeana의 열매에서 추출된 감미단백질로, 수크로오스와 비교하였을 때 약 500배에서 2000배 이상 단맛을 나타낸다. 브라제인은 major 타입과 minor 타입의 형태가 있으며, 식물에서 추출한 브라제인은 대부분 major 타입으로 존재한다. Major 타입은 N-말단에 pyroglutamic acid 잔기를 포함하여 54개의 아미노산을 가지는 반면 minor 타입은 N-말단의 pyroglutamic acid가 결손된 53개의 아미노산을 가지며 major 타입보다 약 2배의 단맛을 나타낸다. 브라제인은 감미단백질 중 가장 작은 크기로써 약 6.5 kDa의 분자량을 갖고 있는 단량체(monomer)이다. NMR을 통해 밝혀진 브라제인의 3차 구조는 1개의 α-helix (residues 21-29)와 3개의 β-sheet (strand I, residues 5-7; strand II, residues 44-50, strand III, residues 34-39)로 구성되어있으며(도 4), 8개의 시스테인 잔기(cysteine)가 4개의 이황화 결합(disulfide bond)을 형성하여 열과 pH에 대한 안정성이 매우 높다 (Gao et al., 1999).Brazzein is a West African P. It is a sweet protein extracted from the fruit of brazzeana, and shows about 500 to 2000 times sweeter taste when compared to sucrose. Brazein has a major type and a minor type, and most of the brazein extracted from plants exists as a major type. The major type has 54 amino acids including pyroglutamic acid residues at the N-terminus, whereas the minor type has 53 amino acids deficient in the N-terminal pyroglutamic acid, and has about twice the sweetness of the major type. Brazein is the smallest sweet protein, and is a monomer with a molecular weight of about 6.5 kDa. Brazein's tertiary structure revealed by NMR is one α-helix (residues 21-29) and three β-sheets (strand I, residues 5-7; strand II, residues 44-50, strand III, residues 34). -39) (FIG. 4), and 8 cysteine residues form 4 disulfide bonds, so stability against heat and pH is very high (Gao et al ., 1999).

본 연구에서는 연구의 목적의 달성을 위해, 감미 단백질인 브라제인의 루프부분을 기반으로 10개의 펩타이드를 디자인하고, 관능검사를 하였으며 컴퓨터 모델링을 통해 그 결과를 분석하였다. In this study, to achieve the purpose of the study, 10 peptides were designed based on the loop portion of brazein, a sweet protein, and sensory tests were performed, and the results were analyzed through computer modeling.

II. 기기 및 시약II. Instruments and reagents

1. 기기 및 시약1. Instruments and reagents

펩타이드의 맛 시험을 위해 BZ1, BZ2, BZ6은 AbClon사(Seoul, Korea)에 의뢰하여, BZ3-BZ5, BZ7-BZ10은 Peptron사(Daejeon, Korea)에 의뢰하여 합성하였다. 합성된 펩타이드는 GE Healthcare Life Sciences사(Pittsburgh, PA, USA)의 Sephadex G-10 컬럼을 사용하여 정제하였으며, 정제된 펩타이드의 농도 측정을 위해 UV/VIS 분광광도계인 HITACH사(Japan)의 U-2000 제품을 사용하였다. For the taste test of the peptides, BZ1, BZ2, and BZ6 were synthesized by requesting AbClon (Seoul, Korea), and BZ3-BZ5 and BZ7-BZ10 by Peptron (Daejeon, Korea). The synthesized peptide was purified using a Sephadex G-10 column of GE Healthcare Life Sciences (Pittsburgh, PA, USA), and U- 2000 products were used.

2. 구조 예측 및 컴퓨터 도킹 프로그램2. Structure prediction and computer docking program

디자인한 펩타이드의 가상 구조 시각화를 위해 Diderot Universite(Paris, France)에서 운영하는 인터넷 웹 서버 PEP-FOLD 프로그램을 이용하였다. 또한, 리간드와 리셉터의 결합 구조 예측을 위하여 California University의 UCSF Chimera v1.7 프로그램과 미국 The Scripps Research Institute의 Autodock Vina 프로그램을 연계하여 사용하였다.To visualize the virtual structure of the designed peptide, the Internet web server PEP-FOLD program operated by Diderot Universite (Paris, France) was used. In addition, the UCSF Chimera v1.7 program of the University of California and the Autodock Vina program of The Scripps Research Institute in the United States were used in conjunction with the UCSF Chimera v1.7 program to predict the binding structure of the ligand and the receptor.

Ⅲ. 실험방법Ⅲ. Experiment method

1. One. 펩타이드의Peptide 디자인 design

1.1 1.1 펩타이드Peptide BZ1, BZ2의 디자인 Design of BZ1, BZ2

변이체 연구를 통해 브라제인의 29-43번 아미노산 서열의 β-sheet 구조(도 5)가 브라제인의 단맛에 중요한 부분임을 밝혀졌다(Jin et al., 2003). 따라서 이 서열을 기준으로 BZ1을 디자인하였으며, 합성한 펩타이드의 서열은‘DKHARSGECFYDEKR’로서 총 15개의 아미노산으로 구성된다. Through the study of the variant, it was found that the β-sheet structure of the amino acid sequence 29-43 of brazein (Fig. 5) is an important part for the sweet taste of brazein (Jin et al ., 2003). Therefore, BZ1 was designed based on this sequence, and the sequence of the synthesized peptide is'DKHARSGECFYDEKR', which consists of a total of 15 amino acids.

다양한 브라제인 변이체 연구는 단맛을 증가시키기도, 감소시키기도 하였다. 브라제인의 29번 Arg 잔기를 Lys 잔기로(Jin et al., 2003), 31번 His 잔기를 Arg 잔기로 변이시켜 각각 단맛이 증가하였으며 (Lee J.W et al., 2013), 36번 Glu 잔기를 Asp 잔기로 변이시키고 (Do H.D et al., 2011), 41번 Glu 잔기를 Ala 잔기로 변이시킨 경우에도 각각 야생형 대비 단맛이 증가하였다 (Lee J.W et al., 2013). 이러한 변이체 연구 결과를 토대로 BZ1의 29, 31, 36, 41번 잔기를 다음서열‘KKRARSGDCFYDAKR’과 같이 변형하여 디자인하였다 (표 1).Studies of various brazzein variants have either increased or decreased sweetness. Brazein was mutated from Arg residue 29 to Lys residue (Jin et al ., 2003) and His residue 31 to Arg residue to increase sweetness, respectively (Lee JW et al. , 2013), and Glu residue at 36 (Jin et al., 2003). Even when the Asp residue was mutated (Do HD et al. , 2011) and the 41st Glu residue was mutated to the Ala residue, the sweet taste was increased compared to the wild type, respectively (Lee JW et al. , 2013). Based on the results of this variant study, residues 29, 31, 36, and 41 of BZ1 were designed by modifying them as in the following sequence'KKRARSGDCFYDAKR' (Table 1).

NameName Sub nameSub name SequenceSequence BZ1BZ1 BZ 29-43 wildBZ 29-43 wild DKHARSGECFYDEKR (서열번호 1)DKHARSGECFYDEKR (SEQ ID NO: 1) BZ2BZ2 BZ 29-43 mutantBZ 29-43 mutant KKRARSGDCFYDAKR (서열번호 2)KKRARSGDCFYDAKR (SEQ ID NO: 2)

1.2 1.2 펩타이드Peptide BZ3-BZ6의 디자인 The design of the BZ3-BZ6

아스파탐(aspartame)은 Asp 잔기와 Phe 잔기로 구성된 dipeptide의 methyl ester 형태로(도 6), 음료와 식품의 인공 감미료로 사용되고 있다 (Ager et al., 1998). 단 2개의 아미노산으로 구성된 아스파탐이 단맛을 나타내는 것처럼, 브라제인의 짧은 단편이 단맛을 나타낼 것으로 기대하여 BZ1과 BZ2를 세분화하여 BZ3-BZ6을 디자인하였다. 브라제인에는 3개의 loop가 존재한다. Loop I은 13-15번 부위이며, loop II는 30-33번 서열에 해당된다. 마지막으로 Loop III은 40-43번의 서열로써 BZ1의 서열로 선정된 29-43번 서열에는 Loop II와 Loop III가 존재한다 (도 5). 이러한 단맛 단백질의 Loop는 단맛 단백질의 단맛을 나타낸다고 예상되는 ‘sweet finger’모델이 될 가능성이 있다 (Temussi et al., 2002). 따라서 BZ1의 Loop II에 해당되는 29-33번 부위‘DKHAR’를 BZ3로 선정하였으며. BZ4는 BZ3의 첫 번째 잔기인 Asp를 BZ2와 같이 Lys으로 바꿈으로써 펩타이드가 양성을 띄도록 디자인하였다. 선행연구에서 보고되었듯이 Loop III의 Glu41이 T1R2의 Glu252와 근접할 뿐 아니라 Arg43가 중요 잔기이므로 (Yoon et al., 2011), Loop III에 해당되는 40-43번 부위인 ‘DEKR’를 BZ5로 선정하였으며, BZ6 역시 BZ2와 같이 Glu 잔기를 Ala으로 바꿈으로써 음성 잔기가 중성이 되도록 하였다 (표 2). Aspartame is a methyl ester of dipeptide composed of Asp residues and Phe residues (Fig. 6), and is used as an artificial sweetener in beverages and foods (Ager et al. , 1998). Just as aspartame composed of only two amino acids exhibits sweet taste, a short fragment of brazein was expected to exhibit sweet taste, so BZ1 and BZ2 were subdivided to design BZ3-BZ6. There are three loops in Brazzein. Loop I is in the 13-15 region, and loop II is in the 30-33 sequence. Finally, Loop III is a sequence of 40-43, and Loop II and Loop III are present in the sequence of 29-43 selected as the sequence of BZ1 (FIG. 5). This loop of sweet protein has the potential to become a'sweet finger' model that is expected to represent the sweet taste of sweet protein (Temussi et al. , 2002). Therefore,'DKHAR' of area 29-33 corresponding to Loop II of BZ1 was selected as BZ3. BZ4 was designed so that the first residue of BZ3, Asp, was changed to Lys like BZ2 so that the peptide was positive. As reported in previous studies, since Glu41 of Loop III is close to Glu252 of T1R2 and Arg43 is an important residue (Yoon et al. , 2011),'DEKR', which is the region 40-43 corresponding to Loop III, is converted to BZ5. It was selected, and BZ6 was also made to neutralize the negative residue by changing the Glu residue to Ala like BZ2 (Table 2).

NameName Sub nameSub name SequenceSequence BZ3BZ3 BZ 29-33 wildBZ 29-33 wild DKHAR (서열번호 3)DKHAR (SEQ ID NO: 3) BZ4BZ4 BZ 29-33 mutantBZ 29-33 mutant KKRAR (서열번호 4)KKRAR (SEQ ID NO: 4) BZ5BZ5 BZ 40-43 wildBZ 40-43 wild DEKR (서열번호 5)DEKR (SEQ ID NO: 5) BZ6BZ6 BZ 40-43 mutantBZ 40-43 mutant DAKR (서열번호 6)DAKR (SEQ ID NO: 6)

1.3 1.3 펩타이드Peptide BZ7-BZ10의 디자인 The design of the BZ7-BZ10

Loop II를 기반으로 디자인한 BZ3에서 음성 잔기에 해당되는 Asp를 제외한 4개의 서열인‘KHAR’을 BZ7로 선정함으로써, Loop II의 단맛에 미치는 영향과 전기적 성질에 따른 단맛 변화, 더 짧은 펩타이드에서도 단맛이 나타나는지를 연구하고자 디자인하였다.In BZ3 designed based on Loop II,'KHAR', four sequences excluding Asp, which is a negative residue, was selected as BZ7. It was designed to study whether appears.

반면 Loop III에 해당되는 BZ5는 양 옆으로 2개씩 잔기를 추가하여 BZ5의 맛과 비교하여 주변 잔기인‘FY’,‘VL’의 역할을 확인하고자 하였으며, 이에 따라‘FYDEKRVL’이 BZ8의 서열로 선정되었다.On the other hand, in BZ5 corresponding to Loop III, two residues were added to each side and compared with the taste of BZ5 to confirm the role of the surrounding residues'FY' and'VL'. Was selected.

BZ8의 loop 구조를 유지함으로써 단맛 수용체와 올바르게 결합할 수 있도록, BZ9, BZ10를 디자인하였다. BZ9는 BZ8 서열 가운데 Pro 잔기를 삽입함으로써 loop 구조가 유지되도록 디자인되었으며, 그 서열은‘FYDPEKRVL’과 같다. BZ10은 BZ9의 서열 양 끝에 Cys 잔기를 추가함으로써 이황화 결합을 통해 loop 구조가 형성되도록 하였으며, 그 서열은‘CFYDEKRVLC’와 같다 (표 3).By maintaining the loop structure of BZ8, we designed BZ9 and BZ10 so that it can bind to the sweet taste receptor correctly. BZ9 is designed to maintain the loop structure by inserting Pro residues in the BZ8 sequence, and the sequence is the same as'FYDPEKRVL'. In BZ10, a loop structure was formed through disulfide bonds by adding Cys residues at both ends of the sequence of BZ9, and the sequence is shown in “CFYDEKRVLC” (Table 3).

NameName Sub nameSub name SequenceSequence BZ7BZ7 BZ 30-33 wildBZ 30-33 wild KHAR [서열번호 7]KHAR [SEQ ID NO: 7] BZ8BZ8 BZ 38-45 wildBZ 38-45 wild FYDEKRVL [서열번호 8]FYDEKRVL [SEQ ID NO: 8] BZ9BZ9 BZ 38-45 mutantBZ 38-45 mutant FYDPEKRVL [서열번호 9]FYDPEKRVL [SEQ ID NO: 9] BZ10BZ10 BZ 38-45 mutant2BZ 38-45 mutant2 CFYDEKRVLC [서열번호 10]CFYDEKRVLC [SEQ ID NO: 10]

2. 2. 펩타이드의Peptide 합성 및 정제 Synthesis and purification

BZ1, BZ2, BZ6은 AbClon사에 의뢰하여 80% 이상의 순도로 HPLC(high performance liquid chromatography)를 통해 정제하여 각 5 mg씩 합성하였다. BZ3~BZ5, BZ7~BZ10은 Peptron사에 의뢰하여 95% 이상의 순도로 HPLC 정제하여 각 10 mg씩 합성하였다.BZ1, BZ2, and BZ6 were purified through high performance liquid chromatography (HPLC) with a purity of 80% or more by requesting AbClon to synthesize 5 mg each. BZ3~BZ5, BZ7~BZ10 were synthesized by 10 mg each by HPLC purification with a purity of 95% or more by requesting Peptron.

합성과정과 HPLC 정제 과정에서 첨가되어 신맛을 나게 할 수 있는 TFA, 불순물을 제거하기 위해 Sephadex G-10 (GE Healthcare)를 이용해 펩타이드를 정제하였다. 정제 전 시료는 3 mg/ml의 농도로 3차 증류수를 이용하여 용해되었다. Sephadex G-10 컬럼은 bed volume의 10배 이상의 3차 증류수를 흘려주어 파장 205 nm에서의 흡광도의 변화가 나타나지 않을 때까지 세척하였다. 흡광도의 변화가 없는 것을 확인한 후에, 앞서 3차 증류수에 용해시킨 1 ml의 시료를 컬럼에 주입하였다. Bed의 표면이 보일 때쯤, 자유낙하를 통해 0.5 ml/min의 유속으로 3차 증류수로 목적 펩타이드를 용출시킨다. 최종적으로 정제된 펩타이드 용액은 freeze dryer를 사용하여 동결건조하였다.Peptides were purified using Sephadex G-10 (GE Healthcare) to remove TFA and impurities, which may be added during the synthesis and HPLC purification, and may cause a sour taste. Before purification, the sample was dissolved in 3 mg/ml using tertiary distilled water. The Sephadex G-10 column was washed until there was no change in absorbance at a wavelength of 205 nm by flowing tertiary distilled water at least 10 times the bed volume. After confirming that there was no change in absorbance, 1 ml of a sample previously dissolved in tertiary distilled water was injected into the column. When the surface of the bed is visible, the target peptide is eluted with third distilled water at a flow rate of 0.5 ml/min through free fall. Finally, the purified peptide solution was lyophilized using a freeze dryer.

3. 3. 펩타이드의Peptide 맛 시험 Taste test

총 14명의 훈련된 패널을 대상으로 맛 시험을 실시하였다. 패널들은 건강한 남녀로서 흡연을 하지 않는 대상으로 선정하였다. 정확한 맛의 판단을 위해 식전에 실시하였으며, 시험 전 3차 증류수로 입을 세척하였다. 합성된 펩타이드의 안전성이 알려져 있지 않으므로 맛을 본 후에는 바로 뱉고 증류수로 입을 세척하였다. 맛에 대한 결과는 블라인드 테스트로 하되, 심리적 요인을 제거하기 위하여 자유롭게 표현하도록 하였다. Taste tests were conducted on a total of 14 trained panels. Panels selected healthy men and women who do not smoke. It was carried out before meals to judge the exact taste, and the mouth was washed with 3rd distilled water before the test. Since the safety of the synthesized peptide is not known, after tasting it, spit it out immediately and wash the mouth with distilled water. The taste result was made by a blind test, but it was freely expressed in order to remove psychological factors.

4. 4. 펩타이드의Peptide 구조 예측 Structure prediction

화학적 합성을 통해 합성된 펩타이드의 구조는, 해당 서열의 브라제인과 타우마틴에서의 구조와 많은 차이가 있을 것이다. 따라서 합성된 펩타이드가 가장 안정한 에너지를 갖는 구조를 예측하고, 실제 브라제인과 타우마틴에서의 구조와 비교하였다.The structure of the peptide synthesized through chemical synthesis will differ greatly from that of the corresponding sequences in brazein and taumatin. Therefore, the structure of the synthesized peptide having the most stable energy was predicted and compared with the structure in actual brazein and taumatin.

프랑스 Paris Diderot 대학에서 제공하는 PEP-FOLD ver. 1.5.3 (http://bioserv.rpbs.univ-paris-diderot.fr/PEP-FOLD/)를 통해 디자인한 펩타이드의 구조를 예측하였다 (Thevenet et al., 2012). 프로그램을 통해 작성된 pdb 파일은 미국 California 대학에서 제공하는 UCSF Chimera ver. 1.9 프로그램을 통해 구현되었으며 (Pettersen et al., 2004), 웹페이지(https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/download.htmlPEP-FOLD)를 통해 다운로드하였다. PEP-FOLD에서 제공하는 예측 프로그램은 9개에서 36개의 아미노산 서열에 한하여 예측이 가능하다. 따라서 아미노산이 9개 이하로 구성된 BZ3-BZ8의 경우 C-말단에 Ala 잔기를 추가하여 9개가 되도록 한 후 PEP-FOLD, USCF Chimera 프로그램을 통해 추가된 Ala 잔기를 제거하였다. 또한, 이황화 결합이 포함된 펩타이드인 BZ10의 경우 이황화결합 옵션을 선택함으로써 이황화결합이 도입되도록 하였다.PEP-FOLD ver. provided by Paris Diderot University, France. The structure of the designed peptide was predicted through 1.5.3 (http://bioserv.rpbs.univ-paris-diderot.fr/PEP-FOLD/) (Thevenet et al ., 2012). The pdb file created through the program is UCSF Chimera ver. 1.9 Implemented through the program (Pettersen et al ., 2004), and downloaded through the web page (https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/download.htmlPEP-FOLD). The prediction program provided by PEP-FOLD can predict only 9 to 36 amino acid sequences. Therefore, in the case of BZ3-BZ8 consisting of 9 or less amino acids, Ala residues were added to the C-terminus to make 9 Ala residues, and then Ala residues added through the PEP-FOLD and USCF Chimera programs were removed. In addition, in the case of BZ10, a peptide containing a disulfide bond, a disulfide bond was introduced by selecting a disulfide bond option.

5. 5. 펩타이드와Peptide and 맛 인지Taste 수용체의 결합 예측 Predicting receptor binding

펩타이드와 맛 인지 수용체와의 결합부위와 에너지를 예측하기 위해 Autodock vina 프로그램을 사용하였다 (Trott et al., 2010). 본 과정은 Intel(R) Core(TM) i3-3220 3.30 GHz CPU, memory 4 GB, Windows 7 사양의 컴퓨터에서 운용되었다. 구조가 아직 밝혀지지 않은 수용체인 T1R2, T2R1 구조는 스위스 Basel 대학의 분자생물학센터에서 제공하는 SWISS-MODEL 웹 서버를 통해 예측되었으며 (Biasini et al., 2014), 웹페이지 (http://swissmodel.expasy.org/)에서 운용이 가능하다. T1R2의 구조는 GPCR familly에 해당하는 human glutamate receptor (PDB ID: 2E4U)를, T2R1은 human delta opioid 7tm receptor (PDB ID: 4N6H)를 기반으로 예측하였다. 모든 pdb 단백질 구조 파일은 AutoDockTools (ADT) 프로그램을 활용하여 Autodock vina 도킹을 위한 pdbqt 파일로 추출하였다 (Morris et al., 2009). ADT 프로그램을 활용한 준비과정에는 물 분자 제거, 수소 원자 추가, 수용체의 결합 예측 공간 선정을 위한 Grid box 설정, 리간드의 torsion 선택, AMBER FF99와 Gasteiger-Marsili 계산법을 통한 charge 부여 과정이 포함된다. 수용체와 펩타이드의 도킹을 위해 선정된 범위(Grid box)를 표 4에 명시하였다. ADT와 Autodock vina 프로그램은 웹사이트 (http://autodock.scripps.edu/downloads)에서 다운로드하였다.The Autodock vina program was used to predict the binding site and energy between peptides and taste receptors (Trott et al ., 2010). This course was operated on a computer with Intel(R) Core(TM) i3-3220 3.30 GHz CPU, 4 GB of memory, and Windows 7 specification. The structures of T1R2 and T2R1 receptors whose structures have not yet been identified were predicted through the SWISS-MODEL web server provided by the Center for Molecular Biology at Basel University in Switzerland (Biasini et al ., 2014), and the web page (http://swissmodel. It can be operated at expasy.org/). The structure of T1R2 was predicted based on the human glutamate receptor (PDB ID: 2E4U) corresponding to the GPCR familly, and T2R1 was predicted based on the human delta opioid 7tm receptor (PDB ID: 4N6H). All pdb protein structure files were extracted as pdbqt files for Autodock vina docking using the AutoDockTools (ADT) program (Morris et al ., 2009). The preparation process using the ADT program includes removing water molecules, adding hydrogen atoms, setting up a grid box for selecting a space for predicting receptor binding, selecting a ligand torsion, and assigning a charge through AMBER FF99 and Gasteiger-Marsili calculation method. Table 4 shows the range (Grid box) selected for docking of receptors and peptides. The ADT and Autodock vina programs were downloaded from the website (http://autodock.scripps.edu/downloads).

T1R2T1R2 T1R3T1R3 T2R1T2R1 TRPV1TRPV1 center_xcenter_x 24.7324.73 26.0326.03 -6.02-6.02 0.0750.075 center_ycenter_y -5.771-5.771 12.9412.94 -73.57-73.57 0.0000.000 center_zcenter_z 53.9253.92 51.5851.58 85.0285.02 7.4757.475 size_xsize_x 59.7759.77 63.1263.12 34.5034.50 120.0120.0 size_ysize_y 64.7864.78 68.5068.50 47.7847.78 126.0126.0 size_zsize_z 74.4974.49 65.6165.61 67.1267.12 100.0100.0

Ⅳ. 결과IV. result

1. One. 펩타이드의Peptide 합성 및 정제 Synthesis and purification

브라제인으로부터 디자인된 10개의 합성된 펩타이드는 HPLC 정제 순도는 대체로 90% 이상이지만 짠맛 펩타이드의 경우 95% 이상으로 높은 수준의 순도를 보였다 (표 5). The 10 synthesized peptides designed from brazein exhibited a high level of purity of more than 90% of HPLC purification, but more than 95% of salty peptides (Table 5).

더불어 Sephadex-G10 컬럼을 이용하여 불순물 및 합성과 HPLC 정제에 사용되어 맛 시험에 방해가 되는 TFA를 제거하였다. 정제된 펩타이드는 파장 205 nm에서 흡광도를 측정하여 정량하였으며 (도 7), 펩타이드가 용출된 E1~E5 분획을 모아 동결건조하였다.In addition, using a Sephadex-G10 column was used to remove impurities and TFA, which was used for synthesis and HPLC purification, which interferes with the taste test. The purified peptide was quantified by measuring the absorbance at a wavelength of 205 nm (FIG. 7), and the fractions E1 to E5 from which the peptide was eluted were collected and lyophilized.

PeptidePeptide Purity(Purity( %% )) PeptidePeptide Purity(Purity( %% )) BZ1BZ1 80.0480.04 BZ2BZ2 96.8496.84 BZ3BZ3 97.3297.32 BZ4BZ4 99.8799.87 BZ5BZ5 96.7996.79 BZ6BZ6 86.1186.11 BZ7BZ7 97.3997.39 BZ8BZ8 99.8999.89 BZ9BZ9 98.5998.59 BZ10BZ10 96.8696.86

2. 2. 펩타이드의Peptide 맛 시험 Taste test

BZ1부터 BZ10까지 합성된 펩타이드에 대하여 14명의 패널이 그 맛을 시험하였다. 모든 패널은 주관식 응답지에 느끼는 맛을 자유롭게 표현하도록 하였다. 그 결과 짠맛을 나타내었던 BZ3, BZ4, BZ5와 쓴맛이 느껴진 BZ10을 제외하고는 아무런 맛을 나타내지 못하였다. 특히 BZ4는 짠맛이 강하며 후미가 길게 남아있는 특징을 가졌으며, BZ10에서는 역겨운 쓴맛이 느껴졌다 (표 6).Peptides synthesized from BZ1 to BZ10 were tested for taste by a panel of 14 people. All panels were allowed to freely express the taste felt on the subjective answer sheet. As a result, it did not show any taste except BZ3, BZ4, BZ5, which showed salty taste, and BZ10, which had a bitter taste. In particular, BZ4 had a strong salty taste and had a long tail, and a disgusting bitter taste was felt in BZ10 (Table 6).

NameName Sub NameSub Name TasteTaste IntensityIntensity BZ1BZ1 BZ 29-43 wildBZ 29-43 wild nonenone -- BZ2BZ2 BZ 29-43 mutantBZ 29-43 mutant nonenone -- BZ3BZ3 BZ 29-33 wildBZ 29-33 wild saltysalty ++++ BZ4BZ4 BZ 29-33 mutantBZ 29-33 mutant saltysalty ++++++++++ BZ5BZ5 BZ 40-43 wildBZ 40-43 wild saltysalty ++++ BZ6BZ6 BZ 40-43 mutantBZ 40-43 mutant nonenone -- BZ7BZ7 BZ 30-33 wildBZ 30-33 wild nonenone -- BZ8BZ8 BZ 38-45 wildBZ 38-45 wild nonenone -- BZ9BZ9 BZ 38-45 mutantBZ 38-45 mutant nonenone -- BZ10BZ10 BZ 38-45 mutant2BZ 38-45 mutant2 bitterbitter ++++++++++

3. 3. 펩타이드의Peptide 구조 예측 Structure prediction

합성된 10개의 펩타이드와 실제 단백질 상에서의 구조와의 비교를 통해 구조적 차이를 확인하고, 예측된 펩타이드 구조 파일을 활용하여 맛 인지 수용체와의 결합 모델을 확인하기 위해 PEP-FOLD Web sever를 통해 디자인한 10개의 펩타이드의 구조를 예측하였다. Designed through PEP-FOLD Web Server to confirm the structural difference by comparing the synthesized 10 peptides with the structure on the actual protein, and to confirm the binding model with the taste recognition receptor using the predicted peptide structure file. The structures of 10 peptides were predicted.

펩타이드의 구조 예측 결과와 브라제인 상의 구조를 비교한 결과, BZ1은 원래의 구조를 잘 유지한 반면, BZ2는 다소 구부러진 형태로 존재하는 것을 알 수 있다. BZ3와 BZ4는 브라제인의 29-33번 서열의 β-turn 구조를 매우 잘 유지하고 있으며, BZ5와 BZ6의 경우 브라제인의 40-43번 서열의 구부러진 모양에 대하여 오히려 BZ6이 더 잘 유지함을 알 수 있다 (표 7).As a result of comparing the structure prediction result of the peptide and the structure of the brazein phase, it can be seen that BZ1 retains its original structure well, while BZ2 exists in a somewhat curved form. BZ3 and BZ4 very well maintain the β-turn structure of the sequence 29-33 of Brazein, and in the case of BZ5 and BZ6, it was found that BZ6 better maintains the bent shape of the sequence 40-43 of Brazein. Can (Table 7).

BZ7, BZ8 그리고 BZ9의 경우 각각의 브라제인 서열에 해당되는 30-33번 서열, 38-45번 서열에 대하여 그 구조가 매우 잘 유지된다 (표 8).In the case of BZ7, BZ8 and BZ9, the structure is very well maintained for sequences 30-33 and 38-45 corresponding to each brazein sequence (Table 8).

Figure 112016100882998-pat00001
Figure 112016100882998-pat00001

Figure 112016100882998-pat00002
Figure 112016100882998-pat00002

4. 4. 펩타이드와Peptide and 맛 인지Taste 수용체의 결합 예측 Predicting receptor binding

4.1 4.1 펩타이드와Peptide and 단맛 인지 수용체 Sweet taste receptor T1R2와의With T1R2 결합 Combination

단맛 수용체의 부위 특이적 변이법 연구와 키메라 형성 연구를 통해 T1R2의 VFT 모듈이 단맛 물질의 수용에 중요함이 밝혀진 바 있다 (Assadi-Porte et al., 2010). 또한, mGlu 수용체와의 상동성 연구를 통해 T1R3보다는 T1R2에 브라제인이 결합할 것으로 예측되었다 (Walters et al., 2006). 따라서 본 연구에서는 10개의 디자인된 펩타이드와 T1R2를 컴퓨터 모델링을 통해 결합함으로써 결합 위치와 결합에너지를 예측하였다. 또한 컴퓨터 모델링 이전에, CASTp Sever를 통해 T1R2에 존재할 수 있는 모든 결합포켓(binding pocket)를 예측하였다 (Dundas et al., 2006). 브라제인과 T1R2의 상호작용에 집중하기 위하여, 96개의 예상 결합포켓에서, 브라제인의 직경인 35 Å 보다 짧은 결합부위를 제외한 21개의 결합포켓을 선정하였다 (표 9).It has been found that the VFT module of T1R2 is important for the acceptance of sweet substances through studies on the site-specific mutation method of the sweet receptor and the study of chimera formation (Assadi-Porte et al ., 2010). In addition, it was predicted that brazein would bind to T1R2 rather than T1R3 through homology studies with mGlu receptors (Walters et al ., 2006). Therefore, in this study, the binding site and binding energy were predicted by combining 10 designed peptides and T1R2 through computer modeling. In addition, before computer modeling, all binding pockets that may exist in T1R2 were predicted through CASTp Sever (Dundas et al. , 2006). In order to focus on the interaction between brazein and T1R2, 21 bonding pockets were selected from 96 expected bonding pockets, excluding bonding sites shorter than 35 Å, which is the diameter of brazein (Table 9).

단맛을 나타내는 브라제인의 결합부위와 펩타이드의 결합 부위를 비교하기 위해 T1R2와 브라제인의 결합부위를 예측하였다. 그 결과 브라제인은 POC ID (pocket identification) 90번(검정)과 POC ID 92번(회색)에 해당되는 (도 8), VFT 모듈에 위치한 cleft 부분의 중앙에 정확하게 결합함을 보였다 (도 9의 A). 결합 모델의 단면을 통해서도 브라제인의 N-말단과 L40-43 부위가 T1R2에 결합함을 알 수 있다 (도 9의 B). 브라제인과 T1R2의 결합 에너지는 -14.0 kcal/mol이다. BZ1과 BZ2의 T1R2와의 결합 예측부위는 각각 도 10, 도 11과 같다. 그 결과 BZ1, BZ2 모두 브라제인의 결합부위인 POC ID 90, 92 중 브라제인의 L40-43이 결합한 부위인 POC ID 90에 결합한 것을 알 수 있다 (도 10, 도 11). 이때의 결합력은 각각 -12.4 kcal/mol, -11.4 kcal/mol이다.In order to compare the binding site of brazein showing sweet taste and the binding site of peptide, the binding site of T1R2 and brazein was predicted. As a result, it was shown that Brazein was accurately combined in the center of the cleft part located in the VFT module (FIG. 8) corresponding to POC ID (pocket identification) 90 (black) and POC ID 92 (gray) (FIG. 9 A). From the cross section of the binding model , it can be seen that the N-terminus of brazein and the L 40-43 region bind to T1R2 (FIG. 9B). The binding energy between brazein and T1R2 is -14.0 kcal/mol. The binding prediction regions of BZ1 and BZ2 with T1R2 are shown in FIGS. 10 and 11, respectively. As a result, it can be seen that both BZ1 and BZ2 are bound to POC ID 90, which is a site to which L 40-43 of brazein is bound among POC ID 90 and 92, which are the binding sites of brazein (FIGS. 10 and 11). The bonding force at this time is -12.4 kcal/mol and -11.4 kcal/mol, respectively.

T1R2의 포텐셜 결합 포켓 리스트T1R2 potential combination pocket list POC IDa POC ID a Length(Å)b Length(Å) b The functionally relevant residuesThe functionally relevant residues 7373 3636 M194, V195, M198, I206, V208, L223, V227, I232, C233, I234, V273, I299M194, V195, M198, I206, V208, L223, V227, I232, C233, I234, V273, I299 7474 4040 M194, L197, M198, I299, A300, L323, I325, I450M194, L197, M198, I299, A300, L323, I325, I450 7777 3535 L350, T353, S354, C359, N360, Q361, D364, N365, C366, L367L350, T353, S354, C359, N360, Q361, D364, N365, C366, L367 7878 4646 Y389, S390, Y393, A394, H397, K426, N428, I436, F437, F438Y389, S390, Y393, A394, H397, K426, N428, I436, F437, F438 7979 4343 V208, V210, R217, G220, Q221, L223, G224, I234, Q237, E238, T239V208, V210, R217, G220, Q221, L223, G224, I234, Q237, E238, T239 8080 5454 D26, F27, Y28, Q55, E97, I98, V99, P110, Y113, F114D26, F27, Y28, Q55, E97, I98, V99, P110, Y113, F114 8181 4343 L54, Q55, M58, D100, V101, C102, I104, N106, N107, Q109, P110L54, Q55, M58, D100, V101, C102, I104, N106, N107, Q109, P110 8282 5858 V136, A137, P160, V395, A398, L399, Q419, L402, V415, Y416, P417, Q419, L420, E422, E423V136, A137, P160, V395, A398, L399, Q419, L402, V415, Y416, P417, Q419, L420, E422, E423 8383 5454 N292, F293, T294, E315, L316, R317, H318, G320, T321, W453, W455, W483, H484, T485, I486N292, F293, T294, E315, L316, R317, H318, G320, T321, W453, W455, W483, H484, T485, I486 8484 5555 R202, N204, W205, D231, M494, C495, S496, Y506, V508, V512, C513, F515, Y533R202, N204, W205, D231, M494, C495, S496, Y506, V508, V512, C513, F515, Y533 8585 6464 D26, F27, L41, H42, F53, Q55, V56, I98, D100, P347, P348, S351D26, F27, L41, H42, F53, Q55, V56, I98, D100, P347, P348, S351 8686 9898 L158, P160, Q161, I162, K174, P178, A179, L180, L181, P417, W418, L420, L421, I424, W425, F438, D439, P440, Q441, G442L158, P160, Q161, I162, K174, P178, A179, L180, L181, P417, W418, L420, L421, I424, W425, F438, D439, P440, Q441, G442 8787 106106 T183, T184, P185, I327, Q328, S329, Y386, V330, Y386, S387, S390, L432, D433, H434, Q435, I436, F437, F438, D439, D443, V444, A445, H447, Y469T183, T184, P185, I327, Q328, S329, Y386, V330, Y386, S387, S390, L432, D433, H434, Q435, I436, F437, F438, D439, D443, V444, A445, H447, Y469 8888 108108 D32, Y33, L34, L89, R134, V135, V136, L399, L402, L403, D406, K407, K412, R413, V414, V415, Y416, Q419D32, Y33, L34, L89, R134, V135, V136, L399, L402, L403, D406, K407, K412, R413, V414, V415, Y416, Q419 8989 130130 S40, E63, V66, I67, Y103, D142, N143, S144, S165, A166, I167, T184, Y215, P277, D278, L279, E302, S303, A305, I306, D307, T326, I327, E 382, R383, V384S40, E63, V66, I67, Y103, D142, N143, S144, S165, A166, I167, T184, Y215, P277, D278, L279, E302, S303, A305, I306, D307, T326, I327, E 382, R383 , V384 9090 109109 K65, I306, D307, P308, H311, N312, E315, I376, L377, R378, L379, S380, G381, E382, R383, W453, R457, S458, Q459, N460, F462K65, I306, D307, P308, H311, N312, E315, I376, L377, R378, L379, S380, G381, E382, R383, W453, R457, S458, Q459, N460, F462 9191 178178 V64, K65, Y69, N70, Q73, S336, F338, R339, E340, W341, G342, P343, P349, R352, T353, S356, Y357, C359, N365, A369, T370, L371, S372, F373, N374, T375, I376, L377, R378, L379, S380V64, K65, Y69, N70, Q73, S336, F338, R339, E340, W341, G342, P343, P349, R352, T353, S356, Y357, C359, N365, A369, T370, L371, S372, F373, N374, T375, I376, L377, R378, L379, S380 9292 195195 A43, N44, M45, K46, G47, K60, E61, Y62, E63, V64, K65, V66, Y103, I104, S105, N106, E145, S211, S212, D213, L240, P241, T242, L243, Q244, P245, N246, Q255, L257, P277, D278, L279, T280, Y282, H283, Q355, S356, T358A43, N44, M45, K46, G47, K60, E61, Y62, E63, V64, K65, V66, Y103, I104, S105, N106, E145, S211, S212, D213, L240, P241, T242, L243, Q244, P245, N246, Q255, L257, P277, D278, L279, T280, Y282, H283, Q355, S356, T358

a. POC ID: pocket identification; b. All the selected ones among total 92 potential binding pockets are longer than 35Å which is the length of brazzein.a. POC ID: pocket identification; b. All the selected ones among total 92 potential binding pockets are longer than 35Å which is the length of brazzein.

브라제인의 29-33번 부위를 기반으로 디자인한 BZ3와 BZ4의 T1R2와의 결합 예측부위는 각각 도 12, 도 13과 같다. 합성 및 정제된 BZ3는 약한 짠맛을, BZ4는 강한 짠맛을 나타냈다. BZ3와 BZ4 모두 cleft의 왼쪽 부위에 결합하였으며, POC ID 92에 해당된다. 이때의 결합에너지는 각각 -7.6 kcal/mol, -5.4 kcal/mol이다.The binding prediction sites of BZ3 and T1R2 of BZ4 designed based on regions 29-33 of brazein are shown in FIGS. 12 and 13, respectively. Synthesized and purified BZ3 showed a weak salty taste, and BZ4 showed a strong salty taste. Both BZ3 and BZ4 were bound to the left part of the cleft and correspond to POC ID 92. The binding energy at this time is -7.6 kcal/mol and -5.4 kcal/mol, respectively.

BZ5와 BZ6은 브라제인의 40-43번 서열을 기반으로 디자인하였으며, BZ5는 약한 짠맛을, BZ6은 아무런 맛도 나지 않았다. T1R2와 BZ5, BZ6의 결합 예측부위는 각각 도 14, 도 15에 나타내었으며, BZ5는 cleft의 왼쪽 윗부분인 POC ID 85 및 92에, BZ6는 cleft의 오른쪽인 POC ID 90에 결합한 것을 알 수 있다. 이때의 결합 에너지는 각각 -8.3 kcal/mol, -7.6 kcal/mol이다.BZ5 and BZ6 were designed based on the 40-43 sequence of Brazein, BZ5 had a weak saltiness and BZ6 had no taste. The binding prediction regions of T1R2, BZ5, and BZ6 are shown in FIGS. 14 and 15, respectively. It can be seen that BZ5 is coupled to POC ID 85 and 92, which is the upper left of the cleft, and BZ6 is coupled to POC ID 90, which is the right of the cleft. The binding energy at this time is -8.3 kcal/mol and -7.6 kcal/mol, respectively.

브라제인의 30-33번 서열을 기반으로 디자인한 BZ7의 T1R2와의 결합 예측부위는 도 16과 같다. 결합 부위 예측 결과, cleft의 왼쪽 부분인 POC ID 92에 -6.9 kcal/mol의 결합 에너지로 결합하였다.The predicted binding site of BZ7 to T1R2 designed based on the sequences 30-33 of brazein is shown in FIG. 16. As a result of predicting the binding site, it was bonded to POC ID 92, which is the left part of the cleft, with a binding energy of -6.9 kcal/mol.

BZ8, BZ9, BZ10은 브라제인의 38-45번 서열을 기반으로 디자인하였으며, 모두 단맛을 나타내지 못하였다. BZ8과 BZ9의 경우 자극적인 맛이며 세기가 굉장히 약했으나, BZ10의 경우 매우 강한 쓴맛을 나타내었다. T1R2와의 결합 예측부위는 각각 도 17, 도 18, 도 19에 나타내었다. 결합 예측 결과 BZ8과 BZ10은 cleft의 우측에 해당되는 POC ID 92에 결합하였으며, BZ9는 cleft에서 벗어난 좌측면 (POC ID 81)에 결합하였다. 이때의 결합력은 BZ8부터 BZ10까지 순서대로 -7.2, -6.9, -7.1 kcal/mol이다. BZ8, BZ9, and BZ10 were designed based on the sequence number 38-45 of Brazein, and none of them showed sweet taste. In the case of BZ8 and BZ9, the taste was irritating and the intensity was very weak, but the case of BZ10 showed a very strong bitter taste. The predicted regions of binding to T1R2 are shown in Figs. 17, 18, and 19, respectively. As a result of the binding prediction, BZ8 and BZ10 were bound to POC ID 92 corresponding to the right side of the cleft, and BZ9 bound to the left side (POC ID 81) off the cleft. The bonding force at this time is -7.2, -6.9, -7.1 kcal/mol in order from BZ8 to BZ10.

4.2 4.2 펩타이드와Peptide and 통각 수용채널 Pain Receiving Channel TRPV1과의With TRPV1 결합 Combination

짠맛의 인지를 위한 pathway에는 나트륨 이온 채널인 ENaC와 통각 수용체인 TRPV1의 자극을 통한 2가지가 존재한다. 펩타이드는 ENaC를 통해서 탈분극을 일으키지 못하므로, 통각 수용채널인 TRPV1과 결합하여 짠맛을 전달 및 증가시킬 가능성이 있다. 본 결합 예측프로그램에 사용된 TRPV1은 electron cryo-microscopy 방법으로 그 구조가 밝혀진 Rattus norvegicus의 TRPV1으로서 (Liao et al., 2013) PDI ID는 3J5R이다 (도 20의 A). Homo-tetramer로 구성된 TRPV1의 모든 chain을 대상으로 동시에 도킹을 실시하였다.There are two pathways for the recognition of salty taste through stimulation of ENaC, a sodium ion channel, and TRPV1, a nociceptive receptor. Since the peptide does not cause depolarization through ENaC, it has the potential to transmit and increase the salty taste by binding to TRPV1, which is a nociceptive channel. The TRPV1 used in this binding prediction program is the TRPV1 of Rattus norvegicus whose structure was revealed by the electron cryo-microscopy method (Liao et al ., 2013), and the PDI ID is 3J5R (Fig. 20A). Docking was performed simultaneously for all chains of TRPV1 composed of homo-tetramer.

합성 및 정제된 10개의 펩타이드 중에서 짠맛을 나타내는 BZ3, BZ4, BZ5와 TRPV1의 결합을 예측하였다 (도 20). 그 결과 Chain B의 막 관통부위에서 S1-S4 helix 구조 사이의 pore 부분에 결합되었으며, 결합 에너지는 각각 -7.2 kcal/mol, -8.0 kcal/mol, -6.5 kcal/mol이다.Among the 10 synthesized and purified peptides, the binding of BZ3, BZ4, BZ5 and TRPV1 showing salty taste was predicted (FIG. 20). As a result, it was bonded to the pore part between the S1-S4 helix structure at the membrane penetrating part of Chain B, and the binding energies were -7.2 kcal/mol, -8.0 kcal/mol, and -6.5 kcal/mol, respectively.

본 결과는 TRPV1(transient receptor potential cation channel subfamily V member 1)에 결합하여 통각을 전달하는 물질인 캡사이신이 S3-S6 helix 구조의 pore에 결합한 결과를 나타낸 lee 등의 (Lee et al., 2011) 결과와 차이를 보이지만, 사실상 S3, S4 helix에 결합한 것에 있어서는 비슷한 결과라고 할 수 있다. 합성된 펩타이드의 도킹 결과를 볼 때, 캡사이신과 유사하게 S1-S4 helix 구조 사이에 결합하였다. 하지만, 캡사이신의 결과와 다르게 펩타이드들은 모두 S5 helix 와 추가적인 상호작용을 하는 것을 볼 수 있다. 이는 펩타이드와 캡사이신의 구조적인 차이로 인해 생긴 결과로 예상되며 안정한 결합을 유지하기 위해 S5 helix 와 추가적인 상호작용하는 것으로 여겨진다. 펩타이드들은 S1-S4 helix 구조, S4-S5 linker 및 S5 helix 와 상호작용하는 것으로 나타나 캡사이신과 달리 넓은 결합부위를 가지고 있는 것으로 보이고 이 차이로 인해 맛의 차이가 나타나는 것으로 추정된다(도 20). This result is a result of Lee et al . (Lee et al., 2011) showing the result of binding of capsaicin, a substance that transmits pain sensation by binding to TRPV1 (transient receptor potential cation channel subfamily V member 1), to the pores of the S3-S6 helix structure (Lee et al., 2011). It shows a difference with, but in fact, it can be said that it is a similar result when it is combined with S3 and S4 helix. When looking at the docking result of the synthesized peptide, it was bonded between the S1-S4 helix structures similar to capsaicin. However, unlike the results of capsaicin, it can be seen that all of the peptides interact additionally with S5 helix. This is expected to be a result of the structural difference between the peptide and capsaicin, and is believed to interact with the S5 helix to maintain a stable bond. Peptides appear to interact with the S1-S4 helix structure, S4-S5 linker and S5 helix, and appear to have a wide binding site unlike capsaicin, and it is estimated that a difference in taste appears due to this difference (FIG. 20).

V. 토의V. Discussion

결합부위를 분석함으로써 단맛이 나타나지 않는 이유와 짠맛과 쓴맛을 나타내는 이유를 확인할 수 있었다. By analyzing the bonding site, it was possible to confirm the reason why the sweet taste did not appear and the reason that the salty taste and the bitter taste were expressed.

LigandLigand ReceptorReceptor Binding energyBinding energy
GbGb (kcal/(kcal/ molmol ))
TasteTaste Binding SiteBinding Site
(POC ID)(POC ID)
BrazzeinBrazzein T1R2T1R2 -14.0-14.0 sweetsweet center of cleft
(90, 92)
center of cleft
(90, 92)
AspartameAspartame T1R2T1R2 -5.6-5.6 sweetsweet center of cleft
(90, 92)
center of cleft
(90, 92)
BZ1BZ1 T1R2T1R2 -12.4-12.4 nonenone right side of cleft (90)right side of cleft (90) BZ2BZ2 T1R2T1R2 -11.4-11.4 nonenone right side of cleft (90)right side of cleft (90) BZ3BZ3 T1R2T1R2 -7.6-7.6 saltysalty left side of cleft (92)left side of cleft (92) BZ4BZ4 T1R2T1R2 -5.4-5.4 saltysalty left side of cleft (92)left side of cleft (92) BZ5BZ5 T1R2T1R2 -5.6-5.6 saltysalty left side of cleft (85, 92)left side of cleft (85, 92) BZ6BZ6 T1R2T1R2 -8.3-8.3 nonenone right side of cleft (90)right side of cleft (90) BZ7BZ7 T1R2T1R2 -7.6-7.6 nonenone left side of cleft (92)left side of cleft (92) BZ8BZ8 T1R2T1R2 -7.2-7.2 nonenone right side of cleft (90)right side of cleft (90) BZ9BZ9 T1R2T1R2 -6.9-6.9 nonenone left side of VFT module (81)left side of VFT module (81) BZ10BZ10 T1R2T1R2 -7.1-7.1 bitterbitter right side of cleft (90)right side of cleft (90) BZ3BZ3 TRPV1TRPV1 -8.4-8.4 saltysalty TM1-4 poreTM1-4 pore BZ4BZ4 TRPV1TRPV1 -8.3-8.3 saltysalty TM1-4 poreTM1-4 pore BZ5BZ5 TRPV1TRPV1 -8.1-8.1 saltysalty TM1-4 poreTM1-4 pore BZ10BZ10 T2R1T2R1 -7.6-7.6 bitterbitter N- terminalN- terminal

합성한 펩타이드로부터 단맛이 나지 않는 첫 번째 이유로 예상할 수 있는 것은, 브라제인에서의 구조가 합성한 펩타이드에서 완벽하게 유지되지 않았다는 것이다. PEP-FOLD 구조 예측을 통해 예측된 펩타이드는 비교적 브라제인에서의 구조와 비슷한 것으로 보이며, 실제 합성된 펩타이드의 CD(circular dichroism) spectra 결과 역시 예측된 구조가 실제에서의 구조의 유효성을 잘 설명해 줄 수 있었다. 예측된 구조의 유효성 확인을 위한 CD spectra 측정 과정을 위해 인하대학교 공동기기원에서 보유한 Jasco사의 J-815 CD spectrascometer를 활용하였으며 10개의 펩타이드 중 BZ1, BZ2, BZ6, BZ7의 CD spectra를 측정하였다 (도 22). The first reason why the synthesized peptide does not taste sweet is that the structure in brazein was not completely maintained in the synthesized peptide. The peptide predicted through PEP-FOLD structure prediction seems to be relatively similar to the structure in Brazein, and the CD (circular dichroism) spectra result of the actually synthesized peptide can also explain the effectiveness of the structure in practice. there was. For the CD spectra measurement process to confirm the validity of the predicted structure, a J-815 CD spectrascometer of Jasco, owned by Inha University's Institute of Technology, was used, and the CD spectra of BZ1, BZ2, BZ6, and BZ7 were measured among 10 peptides (Fig. 22).

BZ1, 2, 6, 7의 CD 결과로부터 2차 구조를 예측하기 위해 CDSSTR 알고리즘을 활용하여 분석하였다 (Johnson, 1999). 56개의 단백질을 reference로 갖고 있는 SMP56 reference set을 기반으로 CD 결과를 분석한 결과, BZ1과 BZ2는 β-sheet 구조의 비율이, BZ3와 BZ4는 turn의 비율이 높은 것으로 나타났다 (Sreerama et al., 2004). 또한, BZ2 보다 BZ1의 β-sheet 구조의 비율이 더 높은 것과, BZ4가 BZ3 보다 turn 구조가 높게 나온 것을 통해, 예측된 결과가 실제 펩타이드의 구조를 잘 예측하고 있다는 것을 알 수 있다 (표 11). 하지만 비록 CD spectra 분석 결과와 PEP-FOLD 구조 예측 결과가 상관성 있게 나타났다 할지라도, PEP-FOLD 구조 예측 결과 얻은 펩타이드의 구조가 브라제인에서의 구조와 완벽하게 동일하지 않을뿐더러, 수용액 상태에서 자유자재로 결합의 회전이 일어나는 펩타이드 구조가 가질 수 있는 경우의 수는 무한대와 같다. 따라서 브라제인의 단맛을 나타내는 펩타이드를 합성하였다 할지라도 브라제인에서의 본래 구조를 가질 확률이 매우 낮아 단맛을 나타내지 못하였을 수 있다.The CDSSTR algorithm was used to analyze the secondary structure from the CD results of BZ1, 2, 6, and 7 (Johnson, 1999). As a result of analyzing the CD results based on the SMP56 reference set, which has 56 proteins as a reference, it was found that BZ1 and BZ2 had a high ratio of β-sheet structure and that of BZ3 and BZ4 had a high turn ratio (Sreerama et al ., 2004). In addition, from the fact that the ratio of the β-sheet structure of BZ1 is higher than that of BZ2, and that the turn structure of BZ4 is higher than that of BZ3, it can be seen that the predicted results well predict the actual peptide structure (Table 11). . However, although the CD spectra analysis result and the PEP-FOLD structure prediction result were shown to be correlated, the structure of the peptide obtained as a result of PEP-FOLD structure prediction was not completely identical to the structure in brazein. The number of cases in which the peptide structure in which the bond rotation occurs is equal to infinite. Therefore, even if a peptide showing the sweet taste of brazein is synthesized, the probability of having the original structure in brazein is very low, and the sweet taste may not be exhibited.

Figure 112016100882998-pat00003
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디자인한 펩타이드에서 단맛이 나타나지 않은 결과에 대해 예상되는 두 번째 이유는, 브라제인이 결합해야 하는 다중 결합 부위(multi-binding site)가 충족되지 않았다는 것이다. 단맛을 인식하는 GPCR C 계열 수용체인 T1R2/T1R3는 당을 비롯한 인공 감미료와 결합하여 G 단백질을 통해 뇌로 단맛의 신호를 전달한다. 이는 수용체와 리간드의 결합 부위 및 에너지가 단맛 전달의 중요한 요소가 된다는 것을 말한다. T1R2와 T1R3 중에서 감미단백질과 결합하는 것으로 알려진 T1R2과 브라제인의 결합을 컴퓨터 모델링을 통해 결합한 결과 도 9와 같이 T1R2의 cleft 전체 부분에 결합한 것을 확인할 수 있었으며 그때의 POC ID는 90과 92였다. 또한, -14 kcal/mol의 높은 결합 에너지로 결합하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 브라제인과 T1R2의 수소결합을 분석함으로써 단맛을 나타내기 위해 결합에 관여하는 잔기와 (도 23) 수소결합 하는 잔기를 확인하였다 (표 12).The second expected reason for the result of not showing sweet taste in the designed peptide is that the multi-binding site to which brazein must bind was not satisfied. T1R2/T1R3, a GPCR C-family receptor that recognizes sweet taste, binds to artificial sweeteners including sugar and transmits a sweet taste signal to the brain through the G protein. This suggests that the binding site and energy of the receptor and the ligand are important factors in sweet taste transmission. Among T1R2 and T1R3, the binding of T1R2 and brazein, which is known to bind to the sweet protein, was combined through computer modeling, and as a result, it was confirmed that it was bound to the entire cleft portion of T1R2 as shown in FIG.9, and the POC IDs at that time were 90 and 92. In addition, it was confirmed that it binds with high binding energy of -14 kcal/mol. In addition, by analyzing hydrogen bonds between brazein and T1R2, residues involved in bonding and hydrogen bonding were identified in order to show sweetness (FIG. 23) (Table 12).

Figure 112016100882998-pat00004
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상기 표 12에서 볼 수 있듯이, 브라제인은 11개의 수소결합을 갖고 강하게 결합하며, N- 말단과 36-54번 잔기에 해당하는 loop가 T1R2와의 결합에 관여하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 46, 60, 255, 312-314, 458번 잔기에 해당되는 T1R2의 POC ID 90, 92 부분이 브라제인과 강한 수소결합을 통해 결합하는 것을 알 수 있다. 이와 비교하여 BZ1와 BZ2는 브라제인의 loop가 결합하는 POC ID 90에는 결합하지만 N-말단이 결합하는 POC ID 92에는 결합하지 못하였다. 반면 짠맛을 나타내었던 BZ3, BZ4, BZ5는 브라제인의 POC ID 92이 결합하는 부위에는 결합하였으나, loop가 결합하는 부위에는 결합하지 못하였다. 마찬가지로 BZ6, BZ8, BZ10은 loop가 결합하는 부위에는 결합하였으나 N-말단 결합 부위에는 결합하지 못하였다. 그 외에도 BZ7, BZ9는 N-말단 결합부위에 결합하는 결과를 보임으로써, 디자인한 10개의 펩타이드 중에서 N-말단 결합부위와 loop 결합 부위를 둘 다 충족시키는 것은 없었다. 본 결과를 통해 내릴 수 있는 결론은 브라제인은 T1R2에 다중 결합 부위로 결합하며, 그 중에 한 부분이라도 충족되지 않는다면 단맛을 나타낼 수 없다는 것이다.As can be seen in Table 12, brazein has 11 hydrogen bonds and is strongly bonded, and it was confirmed that a loop corresponding to the N-terminus and residues 36-54 is involved in the bonding with T1R2. In addition, it can be seen that the POC ID 90 and 92 portions of T1R2 corresponding to residues 46, 60, 255, 312-314, and 458 are bonded to brazein through strong hydrogen bonds. In comparison, BZ1 and BZ2 bind to POC ID 90, which is bound by Brazein's loop, but not to POC ID 92, which is bound to the N-terminus. On the other hand, BZ3, BZ4, and BZ5, which showed salty taste, bound to the site to which the POC ID 92 of Brazein binds, but not to the site to which the loop binds. Likewise, BZ6, BZ8, and BZ10 bound to the site where the loop binds, but not the N-terminal linkage site. In addition, BZ7 and BZ9 showed the result of binding to the N-terminal binding site, and none of the designed 10 peptides satisfies both the N-terminal binding site and the loop binding site. The conclusion that can be drawn from this result is that brazein binds to T1R2 as multiple binding sites, and if even one of them is not satisfied, it cannot exhibit a sweet taste.

펩타이드와 상호작용에 관여하는 TRPV1 chain B의 공통적인 아미노산이 존재하는 것을 도킹 결과를 통해 예측할 수 있었다(도 24). Glu513, Val567, Gln700, Ile703 의 경우, 3개의 펩타이드 모두에서 상호작용에 관련하는 아미노산으로 나타났다. 특히, Val567 은 S5 helix에 포함된 아미노산으로 S5 helix 와 상호작용이 공통적으로 일어난 것으로 보아 S5 helix 의 Val567과 그 주변 아미노산과 결합이 이루어졌을 때 짠맛을 나타낼 수 있는 가능성을 시사한다. 합성된 펩타이드가 위치한 S1-S4 helix pore 구조의 내부는 극성 아미노산으로 이루어져 있다. 이는 극성 아미노산을 많이 포함하고 있는 펩타이드의 결합 안정성에 큰 기여를 할 것으로 예상되고 도킹 결과 통해 S1-S4 helix pore 에 가장 낮은 에너지로 결합함을 볼 수 있었다. 이와 관련하여 BZ4 가 가장 짠맛을 나타낸 것도 가장 낮은 에너지로 가장 안정한 결합을 하고 있기 때문일 것이라고 추정할 수 있다.The presence of a common amino acid of TRPV1 chain B involved in the interaction with the peptide could be predicted through the docking result (FIG. 24). In the case of Glu513, Val567, Gln700, and Ile703, all three peptides were found to be amino acids involved in the interaction. In particular, Val567 is an amino acid contained in S5 helix, and it is believed that interaction with S5 helix occurs in common, suggesting the possibility of showing salty taste when it is combined with Val567 of S5 helix and its surrounding amino acids. The inside of the S1-S4 helix pore structure where the synthesized peptide is located is composed of polar amino acids. This is expected to contribute greatly to the binding stability of the peptide containing a large amount of polar amino acids, and the docking result showed that it binds to the S1-S4 helix pores with the lowest energy. In this regard, it can be estimated that the reason why BZ4 showed the most salty taste is because it has the most stable bonding with the lowest energy.

아스파탐의 발견 이후 수많은 짧은 펩타이드의 연구 및 개발이 진행되었다. Tamura 그룹에서 개발된 펩타이드는 디펩타이드(dipeptide), 트리펩타이드(tripeptide)로서 우마미 맛을 지녀 육수의 우마미 맛의 주원인으로 생각되어지고 있다(Tamura et al., 1989). 여기서 주목할 점은, 개발된 디펩타이드 및 트리펩타이드는 우마미맛 뿐만 아니라 짠맛까지 함께 동반한 것들이 존재하였는데, 이들은 주로 음전하를 띠는 아스파르트산(aspartic acid) 및 글루탐산(glutamic acid)으로 이루어졌다는 것이다. 본 연구에서 개발된 가장 짠맛을 지닌 KKRAR은 주로 양전하를 띄는 리신(lysine)과 아르기닌(arginine) 포함하고 있어 기존에 개발되었던 음전하를 띈 펩타이드와 반대 전하를 띈 점에서 짠맛을 가지는 조건은 전하와 크게 무관하다는 것을 유추할 수 있다. Since the discovery of aspartame, numerous short peptides have been researched and developed. Peptides developed by the Tamura group are dipeptide and tripeptide, which have umami taste and are thought to be the main cause of the umami taste of broth (Tamura et al. , 1989). Note that the developed dipeptides and tripeptides were accompanied by salty as well as umami taste, and these were mainly composed of negatively charged aspartic acid and glutamic acid. The salty KKRAR developed in this study mainly contains positively charged lysine and arginine, so it has an opposite charge from the previously developed negatively charged peptides. It can be inferred that it is irrelevant.

BZ3, BZ4, BZ5가 짠맛을 나타낸 것과 통각 수용체 TRPV1와의 도킹 결과는 우리에게 중요한 2가지 사항을 시사한다. 짧은 펩타이드로 짠맛을 나타낼 수 있다는 것이 그 첫 번째 시사점이다. 2012년 한국식품연구원의 류미라 박사팀이 재래 간장으로부터 발견한 짠맛 단백질의 분자량은 500 Da에서 10,000 Da에 이를 뿐 아니라 만노스와 N-아세틸-글루코사민의 당 수식이 된 고분자이며, 숙성과정을 거친 후에 추출해야 얻을 수 있다 (Rhyu et al., 2012). 반면 BZ3~5의 3가지 펩타이드는 4~5개 아미노산으로 이루어진 짧은 펩타이드이며, 당 수식이 되지 않은 상태에서도 짠맛을 나타내는 것을 본 실험을 통하여 확인하였다. 즉, 소금을 대체할 수 있는 펩타이드성 짠맛 식품 첨가물의 개발이 가능하다는 것을 말한다. 두 번째 시사점은 리간드가 통각 수용체 TRPV1에 결합하는 부위에 따라 전달되는 신호의 종류가 다양해 질 수 있다는 것이다. 매운 맛의 통증을 전달하는 캡사이신은 TRPV1의 S3, S4에 결합하면서 S1-S4 helix pore 가운데 위치하였다. BZ3~5 역시 S3, S4에 결합하였으나 S1-S4 helix pore 기저부에 결합하였다는 것과 S5 helix와 추가적인 상호작용을 한 것이 캡사이신의 결합양상과의 차이점이다. 즉, Voltage sensor domain에 속하는 S3, S4의 측면에 결합한 경우 매운맛을, 기저부에 결합하고 S5 helix와 상호작용 할 경우 짠맛을 전달함을 도킹 결과를 통해 예상할 수 있다.The saltiness of BZ3, BZ4, and BZ5 and the docking result with the nociceptor TRPV1 suggest two important points for us. The first implication is that short peptides can exhibit salty taste. In 2012, Dr. Mira Ryu's team at the Korea Food Research Institute found that the molecular weight of salty protein from conventional soy sauce ranged from 500 Da to 10,000 Da, as well as a sugar-modified polymer of mannose and N-acetyl-glucosamine. It can be obtained by extraction (Rhyu et al ., 2012). On the other hand, it was confirmed through this experiment that the three peptides of BZ3 to 5 are short peptides consisting of 4 to 5 amino acids, and that they exhibit salty taste even when sugar is not modified. In other words, it means that it is possible to develop a salty peptide food additive that can replace salt. The second implication is that the types of signals transmitted can vary depending on the site where the ligand binds to the nociceptor TRPV1. Capsaicin, which delivers spicy pain, was located in the middle of the S1-S4 helix pores while binding to S3 and S4 of TRPV1. BZ3~5 also binds to S3 and S4, but binds to the base of the pores of S1-S4 helix and the additional interaction with S5 helix is the difference from the binding pattern of capsaicin. In other words, it can be expected from the docking result that when combined with the side of S3 and S4 belonging to the voltage sensor domain, the spicy taste is transferred, and when the base is combined with the S5 helix, salty taste is transmitted.

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<110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> Salty peptide <130> P16U21C1818 <160> 10 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 15 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 1 Asp Lys His Ala Arg Ser Gly Glu Cys Phe Tyr Asp Glu Lys Arg 1 5 10 15 <210> 2 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 29-43 mutant <400> 2 Lys Lys Arg Ala Arg Ser Gly Asp Cys Phe Tyr Asp Ala Lys Arg 1 5 10 15 <210> 3 <211> 5 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 3 Asp Lys His Ala Arg 1 5 <210> 4 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 29-33 mutant <400> 4 Lys Lys Arg Ala Arg 1 5 <210> 5 <211> 4 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 5 Asp Glu Lys Arg 1 <210> 6 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 40-43 mutant <400> 6 Asp Ala Lys Arg 1 <210> 7 <211> 4 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 7 Lys His Ala Arg 1 <210> 8 <211> 8 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 8 Phe Tyr Asp Glu Lys Arg Val Leu 1 5 <210> 9 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 38-45 mutant <400> 9 Phe Tyr Asp Pro Glu Lys Arg Val Leu 1 5 <210> 10 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 38-45 mutant2 <400> 10 Cys Phe Tyr Asp Glu Lys Arg Val Leu Cys 1 5 10 <110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> Salty peptide <130> P16U21C1818 <160> 10 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 15 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 1 Asp Lys His Ala Arg Ser Gly Glu Cys Phe Tyr Asp Glu Lys Arg 1 5 10 15 <210> 2 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 29-43 mutant <400> 2 Lys Lys Arg Ala Arg Ser Gly Asp Cys Phe Tyr Asp Ala Lys Arg 1 5 10 15 <210> 3 <211> 5 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 3 Asp Lys His Ala Arg 1 5 <210> 4 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 29-33 mutant <400> 4 Lys Lys Arg Ala Arg 1 5 <210> 5 <211> 4 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 5 Asp Glu Lys Arg One <210> 6 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 40-43 mutant <400> 6 Asp Ala Lys Arg One <210> 7 <211> 4 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 7 Lys His Ala Arg One <210> 8 <211> 8 <212> PRT <213> pentadiplandra brazzeana <400> 8 Phe Tyr Asp Glu Lys Arg Val Leu 1 5 <210> 9 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 38-45 mutant <400> 9 Phe Tyr Asp Pro Glu Lys Arg Val Leu 1 5 <210> 10 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> BZ 38-45 mutant2 <400> 10 Cys Phe Tyr Asp Glu Lys Arg Val Leu Cys 1 5 10

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서열번호 5의 아미노산 서열로 구성되는 짠맛 펩타이드를 포함하는 식염 대체제.A salty substitute comprising a salty peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5.
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