2021 Fiscal Year Research-status Report
鳥類をモデルとした食性の多様化と味覚受容体の機能との関連
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18KK0166
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
石丸 喜朗 明治大学, 農学部, 専任准教授 (10451840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸田 安香 明治大学, 農学部, 特任講師 (10802978)
三坂 巧 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40373196)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 味覚受容体 / GPCR / 食性 / 鳥類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
味覚は食物を選択する上で重要な役割を果たす。口腔内には、甘味・旨味・苦味・酸味・塩味の基本五味にそれぞれ対応した味センサー（味覚受容体）が存在する。近年、味覚受容体のレパートリーや機能が動物の食性と深く関わっていることが分かってきた。例えば、肉食恐竜を祖先とする鳥類は、甘味を感じるセンサー（甘味受容体、T1R2/T1R3）を失っている。一方、本研究グループは、花の蜜を主食とするハチドリでは、ヒトが昆布だしや鰹だしの旨味を感じるセンサー(旨味受容体、T1R1/T1R3)の機能が変化し、糖を感知する能力を獲得していることを明らかにした（Baldwin*, Toda* et al, Science, 2014）。しかし、ハチドリは近縁種のアマツバメと分岐した後に糖受容能を獲得したため、ハチドリ以外の鳥類が花蜜の味をどう検出しているかは不明であった。
そこで、本研究課題では、鳥類最大の種数を誇るスズメ目を対象に研究を行った。その結果、スズメ亜目に属する鳥類では、花蜜以外を主食とする鳥類も食糧源として花蜜を多く利用していることが分かった。また、旨味受容体の機能を解析したところ、スズメ亜目では花蜜食の鳥類に加え、メジロ（雑食）、ヒヨドリ（果実食）、カナリア（穀物食）など多様な食性の鳥類の旨味受容体が糖に応答した。さらに、祖先型の旨味受容体を復元し、機能を調べた結果、スズメ亜目鳥類の祖先が、ハチドリとは異なる分子機構で糖受容能を獲得したことが明らかになった。以上の結果から、祖先に生じた旨味受容体の遺伝子変異によって、長距離移動（渡り）時や主食が不足する季節に重要な食糧源として花蜜を利用するようになり、スズメ亜目が鳥類最大のグループへと繁栄するのに貢献したと示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
スズメ目鳥類を対象とした研究成果を原著論文としてまとめ、Science誌に掲載された。
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| Strategy for Future Research Activity |
対象とする鳥類の種類をさらに広げ、鳥類における旨味受容体の機能と食性の関わりの全貌を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響により、予定していた共同研究先への渡航が延期となった。また、消耗品の節約に努めたところ、次年度使用額が生じた。次年度は旅費や消耗品として使用することを計画している。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Synergism, Bifunctionality, and the Evolution of a Gradual Sensory Trade-off in Hummingbird Taste Receptors2022
Author(s)
Cockburn G, Ko MC, Sadanandan KR, Miller ET, Nakagita T, Monte A, Cho S, Roura E, Toda Y, Baldwin MW.
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Journal Title
Mol Biol Evol
Volume: 39
Pages: msab367
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Early origin of sweet perception in the songbird radiation2021
Author(s)
Toda Y, Ko MC, Liang Q, Miller ET, Rico-Guevara A, Nakagita T, Sakakibara A, Uemura K, Sackton T, Hayakawa T, Sin SYW, Ishimaru Y, Misaka T, Oteiza P, Crall J, Edwards SV, Buttemer W, Matsumura S, Baldwin MW.
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Journal Title
Science
Volume: 373
Pages: 226-231
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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