인간 감칠맛 수용체의 리간드 결합 도메인을 기반으로 한 감칠맛 바이오센서의 개발

Abstract

맛은 기본적으로 짠맛, 신맛, 단맛, 쓴맛, 감칠맛의 다섯 가지로 이루어져있다. 이중에서 감칠맛(Umami)은 식품의 맛을 조화롭게 하고 풍만하게 하는 맛으로 알려져 있다. 예전부터 맛의 측정은 다양한 음식에 대한 품질 관리와 적합성 판단 등 넓은 분야에 응용되고 있다. 하지만 현재까지 맛의 측정은 대부분 관능검사로 이루어지고 있어서 맛의 정도를 수치로 나타내거나 맛에 대한 기준을 세우기가 힘들었다. 이를 보완하기 위해 전기화학적 분석을 이용한 맛 센서인 전자 혀(electronic tongue)가 사용되었지만 낮은 민감도(sensitivity)와 선택도(selectivity)으로 인해 실효성이 낮았다. 본 연구에서는 높은 민감도와 선택도로 감칠맛 물질을 실시간으로 감지할 수 있는 바이오센서를 개발하였다. 지시물질의 선택적 감지를 위해 인간의 감칠맛 수용체를 사용하였다. 인간의 감칠맛 수용체는 T1R1과 T1R3의 이종이합체 상태로 존재하는데 이 중 결합물질과의 결합에 주요한 역할을 한다고 알려진 T1R1의 N-말단 부분(T1R1 VFT) 만을 센서에 사용하기로 했다. 이를 위해 T1R1 VFT를 대장균에서 생산한 후 정제를 진행했고 생산 된 단백질을 리폴딩(refolding)하여 그래핀(graphene) 기반의 전계 효과 트랜지스터(field-effect transistor, FET)에 기능화 하였다. 제작된 센서는 감칠맛 물질인 L-글루탐산일나트륨(monosodium L-glutamate, MSG)을 높은 민감도와 선택도로 실시간 감지가 가능함을 확인할 수 있었다. 또한 감칠맛 개선제(umami enhancer) 중 핵산계 조미료인 이노신일인산 (inosine monophosphate, IMP)을 첨가하였을 때 센서에서 측정되는 감칠맛 반응이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구로 이종이합체로 존재하는 Class C G 단백질 연결 수용체의 N-말단 부분만을 이용한 새로운 바이오센서 개발 방법을 제시하였으며, 높은 민감도와 선택도를 갖는 감칠맛 바이오센서를 개발하여 음식의 맛을 객관적으로 측정할 수 있을 것이라는 가능성을 제시하고 있다.