Kokumi Engineering in Capsicum: GCS1 Overexpression for γ-Glutamyl Peptide Accumulation Activates CaSR-Mediated Flavor Continuity and Enhances Capsaicinoid Heat Profile

方法

用E8果实成熟启动子驱动拟南芥GCS1在辣椒质体中过表达。

发现

γ-谷氨酰肽积累激活CaSR，增强风味持续感且基本不影响辣椒素合成。

机会点

可研究风味相关代谢工程对辣椒品质与热感曲线的调控，并评估田间稳定性和消费者接受度。

辣椒中的浓厚感工程：过表达GCS1促进γ-谷氨酰肽积累，激活CaSR介导的风味持续性并增强辣椒素类物质的熱感特征 Priyanca Iyengar Ford | Scoville Splice LLC | 2026-11-01 | ORCID: 0000-0003-0395-1752 概述 Kokumi（旨味の広がり，即“鲜味的扩散”）是日语感官术语，指一种区别于五种基本味觉的感知品质：一种饱满感、持续性、满口感与持久感，能够放大所有其他味觉模态，同时柔化尖锐的苦味和酸味。Ueda等人（1990, Biosci Biotechnol Biochem 54:347–349）首次对其进行了科学表征，发现kokumi由γ-谷氨酰肽介导——主要为γ-Glu-Cys、谷胱甘肽（γ-Glu-Cys-Gly）和γ-Glu-Val-Gly——作为钙敏感受体（calcium-sensing receptor, CaSR）的正向变构调节剂，该受体表达于II型味觉细胞中。CaSR与kokumi的关联由Ohsu等人（2010, Nature Chemical Biology 6:843–848）最终确立，他们证明亚阈值浓度的γ-Glu-Val-Gly通过激活CaSR显著增强甜、咸和鲜味呈味物质的响应，而在这些浓度下其自身并无直接味道。本文介绍了通过过表达拟南芥GCS1（AtGSH1, At4g23100；γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶）——谷胱甘肽生物合成的限速酶——在E8果实成熟启动子控制下，在辣椒（Capsicum annuum）果实中实现kokumi感官的工程化。通过在果实成熟期间驱动质体中γ-Glu-Cys产量的增强，我们提高了谷胱甘肽和γ-谷氨酰肽池的浓度，使其足以激活CaSR并产生kokumi感官，同时基本不干扰辣椒素类物质的生物合成。 分子策略 AtGSH1（GCS1）催化谷胱甘肽合成的第一步和限速步骤：L-Glu + L-Cys + ATP → γ-Glu-Cys + ADP + Pi。产物γ-Glu-Cys随后由GSH2（谷胱甘肽合成酶）与甘氨酸结合，生成三肽谷胱甘肽（γ-Glu-Cys-Gly）。关键在于，γ-Glu-Cys本身，以及二肽γ-Glu-Val（经转酰胺基作用形成）和γ-Glu-Val-Gly（一种次级酶促产物），均为直接的CaSR配体。γ-Glu-Val-Gly对CaSR的EC50约为0.4 µM，使其成为已知最强的CaSR激动剂之一；参考值IFI-K = 1,000定义为0.1 mM γ-Glu-Val-Gly。AtGSH1编码序列通过其天然转运肽（前63个氨基酸）靶向叶绿体。