塩味受容・応答機構の探究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K12334
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阿部 啓子 東京大学, 農学生命科学研究科, 特任教授 (10151094)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 食と栄養 / 塩味受容機構

Outline of Annual Research Achievements

味蕾には甘・旨・苦・酸・塩味を受容する味細胞は別々に存在する。我々は甘・旨・苦味受容味細胞が消失し、その分酸味受容細胞が増加したSkn-1a KO（KO）マウスを作出した。
本研究では、KOおよびWTマウスの味蕾特異的に発現する遺伝子の解析・比較を行い、塩味受容味細胞に発現する塩味受容候補遺伝子を発見することを目的とした。具体的には、Skn-1 KOマウスにおいてはtype II細胞が消失し、type III細胞が増加しているので、遺伝子発現プロファイルにおいてもその特徴が反映されていることを利用し、塩味受容に関わる分子の探索を実施した。塩味受容細胞（Type I）はKOとWTでは変化がないことから、以下の遺伝子発現解析によりスクリーニングした。
野生型マウスの有郭乳頭上皮（WT-CvP）、野生型マウスの乳頭外の舌上皮（WT-Np）、Skn-1 KOマウスの有郭乳頭上皮（KO-CvP）の3種のサンプルについて、DNAマイクロアレイおよびRNA-seq（次世代シークエンス）解析を行い、WT-Npに対してWT-CvPとKO-CvPにおいて有意に発現量がupする遺伝子で、かつWT-CvPとKO-CvPの間に発現量の有意差がなく、fold changeが0.7より大きく1.5より小さい遺伝子を数十個抽出した。これらの遺伝子の発現をWT-CvpとKO-Cvpを用いてin situ ハイブリダイゼーションを行った。WTおよびKOマウスの味蕾細胞で発現量が同じ遺伝子群の中から、塩味受容細胞（Type I細胞）に発現し、膜貫通ドメイン（少なくとも１つ以上）を持つ分子数個を絞り込んだ。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究においては、我々が作製した甘・旨・苦味受容細胞が完全消失のSkn-1a-/- (KO)マウスを用いて解析した点が研究進捗の大きなアドバンテージである。すなわち、KOマウスとWTマウスの有郭乳頭味蕾をRNA-seq（次世代シークエンス）法で比較解析し、候補遺伝子群を抽出した。またこれらの遺伝子群の中で①膜貫通ドメインを持つトポロジーがあること、②in situハイブリダイゼーションにより一部の味細胞に発現していること、KOとWTマウスでの発現状態がほぼ同じであることなどから、塩味受容に関する候補分子を絞り込むことに成功した。この分子はげっ歯類のみならずヒトおよびサルなどにも発現していることがデータベース情報から明らかである。しかし、本分子が塩味受容機能分子かどうかについては報告がない。これまで、甘・旨・苦・酸味受容分子はいずれもそのmRNAの発現がin situハイブリダイゼーションにより観察されている。得られた候補分子においても、そのmRNAが発現しており、しかもチャネル分子の構造を持つことから、味蕾のType I 細胞に発現する塩味受容チャネルの候補分子の可能性が高いと考える。

Strategy for Future Research Activity

今後は以下の研究を行う計画である。
1.塩味受容体候補分子の電気生理学的手法による機能解析
1)卵母細胞を用いた機能解析：卵母細胞に候補遺伝子を導入し、NaCl濃度依存的なIVカーブを測定する。また、Na以外の陽イオンに対する応答と比較する。具体的には、卵母細胞内には、リボソームやtRNAが豊富に含まれるため、効率よく候補遺伝子がコードする膜タンパク質を発現させることが可能である。候補遺伝子が発現した卵母細胞に二電極を挿入し、細胞内外へのNa+ ,Cl-の流入を電流値として正確に測定する。またNa+ ,Cl-以外の陽イオン（K+,Mg2+,Li+,Ba2+,Ca2+）や陰イオン（F-,Br-,I-,AcO-）に対する応答と比較しスクリーニングを行う。
2)培養細胞(HEK293)を用いた機能解析：HEK293細胞に候補遺伝子を導入し、培養液のNaCl濃度依存的なIVカーブを電気生理学的手法により計測する。選抜後の候補遺伝子を培養細胞の膜上に発現させ、膜タンパク質の機能を単一分子レベルでリアルタイムにかつ定量的に測定し、詳細な機能の解析を行う。スクリーニングに成功した遺伝子を用いて、このチャネルの開口確率をチャネル活性化の指標とし、アゴニスト獲得を目的としたリガンド探索を行う。
2.塩味受容候補分子のKnock outマウスの作製
TALEN法あるいはCRISPR/CAS9 によりKOマウスを作製する。

Causes of Carryover

上述の通り、平成27年度において塩味受容チャネル候補分子を見い出すことに成功した。そのため、本年度は、この分子が実際に塩味受容機能を有するかの解析が必要であり、電気生理実験および塩味嗜好性試験（神経応答・二瓶選択）などを予定している。

Expenditure Plan for Carryover Budget

細胞および培養細胞を用いた電気生理実験とKOマウス作製、それを用いた嗜好性試験の使用額を計上する。

Research Products

• [Journal Article] Expression of serotonin receptor genes in cranial ganglia. (2016)
  • Author(s): Maeda, N., Ohmoto, M., Yamamoto, K., Kurokawa, A., Narukawa, M., Ishimaru, Y., Misaka, T., Matsumoto, I., And Abe, K.
  • Journal Title: Neuroscience Lett. Volume: 617 Pages: 46-51
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.neulet.2016.01.050
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Preparation of an Aroma Fraction from Dried Bonito by Steam Distillation and Its Effect on Modification of Salty and Umami Taste Qualities. (2016)
  • Author(s): Ogasawara, Y., Mochimaru, S., Ueda, R., Ban, M., Kabuto, S., and Abe, K.
  • Journal Title: J. Food Sci. Volume: 81 Pages: C308-316
  • DOI: 10.1111/1750-3841.13194
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anti-allergenic Activity of Polymethoxyflavones from Kaempferia parviflora. (2015)
  • Author(s): Kobayashi, S., Kato, T., Azuma, T., Kikuzaki, H., and Abe, K.
  • Journal Title: Journal of Functional Foods Volume: 13 Pages: 100-107
  • DOI: doi:10.1016/j.jff.2014.12.029
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression of the synaptic exocytosis-regulating molecule complexin 2 in taste buds and its participation in peripheral taste transduction. (2015)
  • Author(s): Kurokawa, A., Narukawa, M., Ohmoto, M., Yoshimoto, J., Abe, K., and Misaka, T.
  • Journal Title: J. Neurochem. Volume: 133 Pages: 806-814
  • DOI: 10.1111/jnc.13073
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Administration of a maple syrup extract to mitigate their hepatic inflammation induced by a high-fat diet: a transcriptome analysis. (2015)
  • Author(s): Kamei, A., Watanabe, Y., Shinozaki, F., Yasuoka, A., Kondo, T., Ishijima, T., Toyoda, T., Arai, S., and Abe, K.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. Volume: 79 Pages: 1893-1897
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1042833
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural basis of pH dependence of Neoculin, a sweet taste-modifying protein. (2015)
  • Author(s): Ohkubo, T., Tamiya, M., Abe, K., and Ishiguro, M.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Pages: e0126921
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0126921
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Broccoli sprout extract induces detoxification-related gene expression and attenuates acute liver injury. (2015)
  • Author(s): Yoshida, K., Ushida, Y., Ishijima, T., Suganuma, H., Inakuma, T., Yajima, N., Abe, K., and Nakai, Y.
  • Journal Title: World J. Gastroenterol. Volume: 21 Pages: 10091-10103
  • DOI: 10.3748/wjg.v21.i35.10091
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of key neoculin residues responsible for the binding and activation of the sweet taste receptor. (2015)
  • Author(s): Koizumi, T., Terada, T., Nakajima, K., Kojima, M., Koshiba, S., Matsumura, Y., Kaneda, K., Asakura, T., Shimizu, A., Abe, K., and Misaka, T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Pages: 12947
  • DOI: 10.1038/srep12947
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effect of orally administered collagen hydrolysate on gene expression profiles in mouse skin: a DNA microarray analysis. (2015)
  • Author(s): Oba, C., Ito, K., Ichikawa, S., Morifuji, M., Nakai, Y., Ishijima, T., Abe, K., and Kawahata, K.
  • Journal Title: Physiol. Genomics Volume: 47 Pages: 355-363
  • DOI: 10.1152/physiolgenomics.00009.2015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid Expansion of Phenylthiocarbamide Non-Tasters among Japanese Macaques. (2015)
  • Author(s): Suzuki-Hashido, N., Hayakawa, T., Matsui, A., Go, Y., Ishimaru, Y., Misaka, T., Abe, K., Hirai, H., Satta, Y., and Imai, H.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 22 Pages: e0132016
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0132016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long-Chain Fatty Acids Elicit a Bitterness-Masking Effect on Quinine and Other Nitrogenous Bitter Substances by Formation of Insoluble Binary Complexes. (2015)
  • Author(s): Ogi, K., Yamashita, H., Terada, T., Homma, R., Shimizu-Ibuka, A., Yoshimura, E., Ishimaru, Y., Abe, K., and Asakura, T.
  • Journal Title: J. Agric. Food Chem. Volume: 63 Pages: 8493-8500
  • DOI: 10.1021/acs.jafc.5b03193
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ロスマリン酸による脳機能改善機作の解明 (2016)
  • Author(s): 宍戸駿、山下玲、豊田集、濱口毅、篠原もえ子、小野賢二郎、山田正仁、阿部啓子、小林彰子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-30 – 2016-03-30
• [Presentation] RNA-Seq法を用いた小腸刷子細胞発現遺伝子の網羅的探索 (2016)
  • Author(s): 谷下道大、吉岡美紗子、朝倉富子、阿部啓子、石丸喜朗
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-30 – 2016-03-30
• [Presentation] シロイヌナズナシグナルペプチドペプチダーゼの基質の探索と特異性の検証 (2016)
  • Author(s): 楠木賢太、星雅子、石丸喜朗、阿部啓子、朝倉富子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-30 – 2016-03-30
• [Presentation] 官能評価を反映した嚥下調整食の動的粘弾性による物性基準と予測モデルの構築 (2016)
  • Author(s): 茅沼友希、上田玲子、南道子、舟木淳子、石丸喜朗、阿部啓子、朝倉富子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [Presentation] Kaempferia parviflora に含まれるポリメトキシフラボンの抗アレルギー作用 (2016)
  • Author(s): 小林彰子、加藤太朗、東鋭明、阿部啓子、菊崎泰枝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [Presentation] マグネシウム摂取不足が骨代謝に及ぼす影響の包括的検討 (2016)
  • Author(s): 矢後拓己、生貝咲貴、石島智子、阿部啓子、岡田晋治
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [Presentation] コレステロール酸化物が生体に与える影響及びその腸管吸収特性 (2016)
  • Author(s): 多田篤生、萩原琢男、阿部啓子、小林彰子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] テアフラビンおよび関連物質が胆汁酸吸収トランスポーター活性に与える影響 (2016)
  • Author(s): 石川和樹、石井剛志、小川真奈、阿部啓子、小林彰子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 粉餌あるいは固形餌を長期間摂取させたラットの脳内発現遺伝子の比較解析 (2016)
  • Author(s): 小川真奈、永井俊匡、齊藤美佳、石丸喜朗、阿部啓子、朝倉富子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 咀嚼頻度の異なる餌を摂取させたラットの行動および脳内発現遺伝子の比較解析 (2016)
  • Author(s): 田熊彩子、永井俊匡、石丸喜朗、阿部啓子、朝倉富子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 小型魚類を用いた味覚情報伝達・処理のイメージング解析 (2016)
  • Author(s): 若泉宏樹、川崎隆史、弓場俊輔、阿部啓子、岡田晋治
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 疑似スズメバチ幼虫由来アミノ酸混合溶液投与による肝臓および脂肪組織におけるトランスクリプトームの協調調節 (2016)
  • Author(s): 篠崎文夏、阿部岳、亀井飛鳥、渡部由貴
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 腸内細菌叢変化を介したヒト生体機能の調整：次世代シーケンサーを用いた腸内細菌叢解析と遺伝子発現解析結果との関連性 (2016)
  • Author(s): 小田由里子、井上亮、上田文教、亀井飛鳥、宇津山正典、阿部啓子、廣川勝いく
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] ポリフェノールとエピジェネティクス (2016)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: レドックス・ライフイノベーション 第11回シンポジウム
  • Place of Presentation: お茶の水女子大学、東京都
  • Year and Date: 2016-03-18 – 2016-03-18
  • Invited
• [Presentation] 「味のサイエンス」について (2016)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 第19回日本病態栄養学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川県
  • Year and Date: 2016-01-10 – 2016-01-10
  • Invited
• [Presentation] Functional Foods― History and Perspective (2015)
  • Author(s): Keiko Abe
  • Organizer: ICoFF 2015
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2015-11-23 – 2015-11-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 甘味認知とエネルギー代謝 (2015)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 日本肥満学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県
  • Year and Date: 2015-10-02 – 2015-10-02
  • Invited
• [Presentation] 新国家プロジェクト（ＳＩＰ）「次世代機能性農林水産物・食品の開発」研究の概要 (2015)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 第2回時間栄養科学研究会
  • Place of Presentation: 早稲田大学、東京都
  • Year and Date: 2015-09-02 – 2015-09-02
  • Invited
• [Presentation] Loss of brush cells and taste cells in the gastrointestinal tract alters energy metabolism in Skn-1- deficient mice (2015)
  • Author(s): Ishimaru, Y., Ushiama, S., Narukawa, M., Yoshioka, M., Kozuka, C., Watanabe, N., Osakabe, N., Asakura, T., Masuzaki, H., and Abe, K.
  • Organizer: ECRO2015 European Chemoreception Research Organization
  • Place of Presentation: Istanbul, Republic of Turkey
  • Year and Date: 2015-09-02 – 2015-09-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 味覚シグナルとエネルギー代謝 (2015)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 和歌山県立医科大学学術講演会
  • Place of Presentation: 和歌山県立医科大学、和歌山県
  • Year and Date: 2015-08-29 – 2015-08-29
  • Invited
• [Presentation] DNA microarray analysis of labial salivary glands in patients with Sjögren’s syndrome: comparison with IgG4-related disease (2015)
  • Author(s): Takahashi, H., Tsuboi, H., Nakai, Y., Iizuka, M., Asashima, H., Hirota, T., Kondo, Y., Moriyama, M., Furukawa, S., Matsumoto, I., Nakamura, S., Yoshihara, T., Abe, K., and Sumida, T.
  • Organizer: The 13th International Symposium on Sjögren's Syndrome (ISSS, Bergen)
  • Place of Presentation: Bergen, Norway
  • Year and Date: 2015-05-19 – 2015-05-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional Food Science in Japan: Present State and Perspectives (2015)
  • Author(s): Keiko Abe
  • Organizer: ACN 2015 12th Asian Congress of Nutrition
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、日本
  • Year and Date: 2015-05-14 – 2015-05-14
  • Int'l Joint Research / Invited