2022 Fiscal Year Research-status Report
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21K06270
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大坪 義孝 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (00380725)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 隆志 佐世保工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (20270382)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 振動性膜電位 / 受容器電位 / 味応答 / 活動電位 / A型K電流 / 色素取込実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
感覚器官の細胞は、外界の刺激を電気信号に変換し神経伝達物質の放出量を変化させることで、神経系へ外界の情報を伝達する。味を受容する味細胞の受容器電位に関しては、未だに不明である。また、味細胞は傍分泌によりATPを放出すると考えられているが、放出に関与するチャネルの種類や放出される伝達物質の種類についても不明な点が多い。本研究は、味細胞の受容膜と基底膜を独自にコントロールできる味応答測定システムを用いて、味刺激による受容器電位変化を穿孔パッチクランプ法で測定し、味細胞における味物質（化学物質）から生体情報（電気信号）への変換様式、特に、G蛋白質共役型味物質受容体（甘味、苦味、旨味受容体）を持つ味細胞の受容器電位生成機構を解明する。更に、味物質受容により開口する傍分泌チャネルの同定および放出される伝達物質の同定を試み、生体における味受容機構の初期過程を解明することを目的とする。
今年度は、G蛋白質共役型味物質受容体を介する味刺激によって、味蕾中の数個の細胞が、細胞外からバイオサイチンを取込むこと、つまり、味刺激によってバイオサイチンが通過する孔が開口することを明らかにした。また、酸味刺激により発生する活動電位は後過分極を示し、この後過分極に関与するA型K電流の電気生理学的特徴と遺伝子発現について明らかにした。さらに、味刺激によって放出される伝達物質の解析により、数種類のアミノ酸が放出されている可能性を示唆した。
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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
味細胞の受容器電位に関する研究では、昨年、G蛋白質共役型味物質受容体を介して、味細胞は振動性の膜電位変化を生成することを学術論文として発表した。その後、新入生が研究を引き継いだが、穿孔パッチクランプ法の適用に時間を要し、安定して振動性膜電位変化を測定することが困難だった。そこで、比較的測定が容易な酸味応答に着目し、受容器電位生成時に発生する活動電位の後過分極について調べた。Ⅱ型細胞（甘味、苦味、旨味を受容する細胞）が発生する活動電位と異なり、Ⅲ型細胞（酸味受容細胞）は後過分極が大きな活動電位を生成した。この後過分極には、A型K電流が関与していることが報告されており、我々は数年前からA型K電流に着目していた。酸味応答する細胞のA型K電流は、高い膜電位で活性化される特徴を持つこと、Ⅲ型細胞に機能的に発現すること、味蕾は数種類のA型K電流遺伝子を発現することを明らかにした。現在、単一細胞レベルでの遺伝子発現の解析を行っている。
味物質受容により開口する傍分泌チャネルに関しては、受容膜に対してのみ味刺激をおこなうと、味蕾あたり数個の細胞が細胞外に存在するバイオサイチンを細胞内に取込むこと、すなわち、傍分泌チャネルを介した物質の取込が生じることを明らかにした。
味刺激により放出される伝達物質の同定に関する研究では、ガスクロマトグラフィー（GC）で分離した成分を質量分析計（MS）で検出するGC/MS解析法を用い、味刺激により、数種類のアミノ酸が放出されている可能性を示した。また、味刺激により神経伝達物質であるATPが放出されると考えれていることから、放出されたATPをルミノメーターで検出する実験を開始し、実験条件の検討が概ね完了した。味蕾の基底膜部分を高カリウム刺激することで、ATP放出量が増加する傾向があることを明らかにしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
味細胞の受容器電位に関する研究では、引き続き振動性応答の生成機構について、薬理学的および分子生物学的な方法をもちいて明らかにする予定である。しかし、振動性応答の測定が困難な場合は、味刺激によるバイオサイチンの取込実験により、間接的に振動性応答の分子機構を明らかにする予定である。具体的には、味細胞の基底膜側にKチャネルやTRPチャネルなどの阻害剤を投与することで、バイオサイチンの取込細胞数にどのような変化が生じるのかを測定する。さらに、PLC経路やIP3受容体など細胞内シグナル伝達経路の阻害剤の影響も検討する。
味物質受容により開口する傍分泌チャネルの同定については、バイオサイチンの取込細胞数の定量化を行い、味刺激の種類と味蕾あたりのバイオサイチン取込細胞数の関係を明らかにする。傍分泌チャネルの阻害剤を用いることで、取込細胞数の変化を調べる予定である。
味刺激により放出される伝達物質の同定に関する研究では、味刺激によるATP放出量の測定を行う。平行して、GC/MS解析法を用い、味刺激により放出されている数種類のアミノ酸については再現性があるかを確認する。また、既知のアミノ酸濃度をGC/MS解析し、微量伝達物質の検出限界についての検討も行う。
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| Causes of Carryover |
概ね予定通り使用できた。薬品や消耗品購入のための少額残金があった。電気測定および単一細胞の遺伝子解析に必要なガラス電極を作製するプラーが経年劣化のため故障したので、新規にプラーを購入する。味応答測定のための薬品類、実験動物、消耗品の購入のため経費を使用する。また、学会参加費および投稿論文の英文添削費、論文掲載費用として経費を使用する。
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