PKD2L1 cation channels regulate bitter taste reception

• Project/Area Number: 16K08490
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: General physiology
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: SHIMIZU TAKAHIRO 富山大学, 大学院医学薬学研究部(薬学), 准教授 (40353437)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: PKD2L1 / チャネル / 味覚受容 / 苦味 / TRPチャネル / 味覚 / 味細胞

Outline of Final Research Achievements

In vitro experiments using type-III taste cells isolated from mice and in vivo experiments such as two-bottle preference tests and lick tests suggested off responses that PKD2L1 channels are activated after removal of quinine are involved in continuous bitter taste responses to quinine. The present results suggest the possibility that type-III taste cells detecting sour taste may contribute to the bitter taste reception via the PKD2L1-mediated mechanism.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでに複数の味刺激に応答する味細胞が存在することが知られているが、そのメカニズムについては解明されていなかった。本研究において、酸味受容に関わるⅢ型味細胞が、PKD2L1チャネルを介したメカニズムにより苦味刺激にも応答することが明らかになった。これは味覚の受容機構における新たな概念であり、苦味受容における新たな1頁を刻むものと考えられる。本研究で明らかとなったキニーネ除去後に活性化するPKD2L1のオフ応答は、残存する嫌な苦味を生じると考えられることから、この機構の解明が苦味を減弱するためのマスキング剤の開発につながる可能性がある。

Research Products

• [Journal Article] Cell Volume-Activated and -Correlated Anion Channels in Mammalian Cells: Their Biophysical, Molecular and Pharmacological Properties. (2019)
  • Author(s): Y. Okada, T. Okada, K.S. Numata, M.R. Islam, Y.A. Akatsuka, T. Numata, M. Kubo, T. Shimizu, R.S. Kurbannazarova, Y. Marunaka, and R.Z. Sabirov
  • Journal Title: Pharmacological Reviews Volume: 71 Issue: 1 Pages: 49-88
  • DOI: 10.1124/pr.118.015917
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Crosstalk between Na+,K+-ATPase and a volume-regulated anion channel in membrane microdomains of human cancer cells (2018)
  • Author(s): Fujii Takuto、Shimizu Takahiro、Yamamoto Shota、Funayama Keisuke、Fujita Kyosuke、Tabuchi Yoshiaki、Ikari Akira、Takeshima Hiroshi、Sakai Hideki
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease Volume: 1864 Issue: 11 Pages: 3792-3804
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2018.09.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The asparagine 533 residue in the outer pore loop region of the mouse PKD2L1 channel is essential for its voltage-dependent inactivation. (2017)
  • Author(s): Shimizu T, Higuchi T, Toba T, Ohno C, Fujii T, Nilius B, Sakai H.
  • Journal Title: FEBS Open Bio. Volume: 7 Issue: 9 Pages: 1392-1401
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12273
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Positive regulation of the enzymatic activity of gastric H+,K+-ATPase by sialylation of its β-subunit. (2016)
  • Author(s): Fujii T, Watanabe M, Shimizu T, Takeshima H, Kushiro K, Takai M, Sakai H.
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta. Volume: 1858 Issue: 6 Pages: 1228-1235
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2016.02.029
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] The regulation of TRPV1 channel gating by intracellular ATP (2019)
  • Author(s): Shimizu T, Yanase N, Fujii T, Sakakibara H, Sakai H
  • Organizer: 9 th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies (9th FAOPS Congress)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生体界面におけるTMEM16F蛋白質の機能 (2019)
  • Author(s): 清水貴浩，藤井拓人，酒井秀紀
  • Organizer: 第10回生体界面研究会
• [Presentation] An asparagine residue in the outer pore loop regulates the voltage-dependent inactivation of PKD2L1 channels (2018)
  • Author(s): Shimizu T, Fujii T, Sakai H
  • Organizer: The 49th NIPS International Symposium (Ion channels: looking back, seeing ahead)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TMEM16Fのチャネルゲーティングによるリン脂質輸送の制御 (2018)
  • Author(s): 清水貴浩，鍋島彰太，小澤茂喜，藤井拓人，酒井秀紀
  • Organizer: 2018年度生理研研究会「体内環境の維持機構における上皮膜輸送の多角的・統合的理解」
• [Presentation] PKD2L1チャネルの細胞内Ca2+上昇を介した苦味受容機構 (2018)
  • Author(s): 埴田佳佑，清水貴浩，篠崎稜，藤井拓人，酒井秀紀
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第130回例会
• [Presentation] PKD2L1ノックアウトマウスを用いた苦味受容のin vivo解析 (2018)
  • Author(s): 篠崎稜，清水貴浩，藤井拓人，高村雄策，西条寿夫，酒井秀紀
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第130回例会
• [Presentation] Transmembrane channel-like protein (TMC) 4の電気生理学的解析． (2018)
  • Author(s): 清水貴浩，藤井拓人，酒井秀紀．
  • Organizer: 第95回日本生理学会大会
• [Presentation] PKD2L1チャネルのポア外側領域が電位依存的不活性化に寄与する． (2017)
  • Author(s): 清水貴浩，樋口大河，藤井拓人，ニリウスベルント，酒井秀紀．
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松，浜松
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] ヒトTMEM16F蛋白質のイオン・リン脂質輸送機能における連関． (2017)
  • Author(s): 清水貴浩，鍋島彰太，藤井拓人，小澤茂喜，家原貴大，酒井秀紀．
  • Organizer: 第6回生体界面研究会
  • Place of Presentation: 金沢大学，金沢
  • Year and Date: 2017-02-09
• [Presentation] TMEM16Fの機能的多様性の連関機構の解析． (2017)
  • Author(s): 清水貴浩，鍋島彰太，藤井拓人，小澤茂喜，酒井秀紀．
  • Organizer: 第64回中部日本生理学会
• [Presentation] TMEM16F変異体のリン脂質スクランブラーゼ活性とアニオンチャネル機能の解析． (2017)
  • Author(s): 鍋島彰太，清水貴浩，藤井拓人，小澤茂喜，酒井秀紀．
  • Organizer: 第39回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] 胃酸分泌細胞基底側膜のCl－輸送タンパク質SLC26A7の機能解析． (2017)
  • Author(s): 井上貴斗，出口徳泰，藤田恭輔，阿波加隼也，田渕圭章，Ursula Seidler，清水貴浩，藤井拓人，酒井秀紀．
  • Organizer: 第39回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] 細胞容積調節性アニオンチャネルの構成因子LRRC8Eの機能． (2017)
  • Author(s): 川島健太郎，大野智恵，清水貴浩，藤井拓人，酒井秀紀．
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第129回例会
• [Presentation] TRPV1チャネルの外向き電流に対する細胞内ATPの効果． (2017)
  • Author(s): 柳瀬宣広，清水貴浩，藤井拓人，榊原陽香，酒井秀紀．
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第129回例会
• [Presentation] 細胞容積調節機構に関与するアニオンチャネルの機能制御分子． (2017)
  • Author(s): 松田夏穂，清水貴浩，藤井拓人，富井寿詠，酒井秀紀．
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第129回例会
• [Presentation] TMEM16F におけるイオンチャネル機能とリン脂質スクランブラーゼ機能の相関性． (2016)
  • Author(s): 清水貴浩，鍋島彰太，藤井拓人，小澤茂喜，家原貴大，酒井秀紀．
  • Organizer: 2016年度生理研研究会「上皮膜輸送調節蛋白の異常と病態生理学の融合」
  • Place of Presentation: 生理学研究所，岡崎
  • Year and Date: 2016-11-24
• [Presentation] TMEM16F が有するイオンチャネル機能/リン脂質スクランブラーゼ機能． (2016)
  • Author(s): 清水貴浩，鍋島彰太，藤井拓人，小澤茂喜，家原貴大，酒井秀紀．
  • Organizer: 第63回中部日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 生理学研究所，岡崎
  • Year and Date: 2016-11-04
• [Presentation] Butyrate induces apoptosis via activation of volume-sensitive outwardly rectifying anion chanels in mouse colonic epithelial MCE301 cells. (2016)
  • Author(s): Shimizu T, Ohtake H, Fujii T, Tabuchi Y, Sakai H.
  • Organizer: The First International Symposium on Toyama-Asia-Africa Pharmaceutical Network (1st TAA-Pharm Symposium)
  • Place of Presentation: 富山国際会議場，富山
  • Year and Date: 2016-09-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TMEM16F のイオンチャネル開閉によるリン脂質スクランブラーゼ機能の制御． (2016)
  • Author(s): 鍋島彰太，清水貴浩，藤井拓人，小澤茂喜，酒井秀紀．
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第128回例会
  • Place of Presentation: 北陸大学薬学部，金沢
• [Presentation] PKD2L1チャネルに対する香辛料成分の効果． (2016)
  • Author(s): 鳥羽俊弘，清水貴浩，藤井拓人，酒井秀紀．
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部第128回例会
  • Place of Presentation: 北陸大学薬学部，金沢
• [Remarks] 富山大学薬学部薬物生理学研究室
  • URL: http://www.pha.u-toyama.ac.jp/phaphy1/index-j.html