酸味・塩味受容機構の全容解明に向けた新規イオンチャネル型味覚受容体の探索

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26660108
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石丸 喜朗 東京大学, 農学生命科学研究科, 特任准教授 (10451840)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 味覚受容体 / イオンチャネル / 遺伝子発現解析 / RNA-Seq法 / in situ hybridization法

Outline of Annual Research Achievements

Gタンパク質共役型の味覚受容体が甘味、旨味、苦味を感知するのに対して、酸味と塩味に関しては、報告されたイオンチャネル型受容体以外にも未知の受容機構が存在し、分子機構全体像の解明には至っていない。本研究では、酸味・塩味受容機構の全容解明に向けて、RNA-Seq法という新しい網羅的な遺伝子発現解析の手法を用いて、新規イオンチャネル型味覚受容体を同定することを目的とした。
まず、RNA-Seq法を用いて、マウスの味蕾を多く含む有郭乳頭上皮（CV）と味蕾を含まない周辺上皮（Epi）における遺伝子発現プロファイルを比較した。CV値とCV/Epi値が大きい遺伝子は、味蕾特異的に強く発現することが予想される。約20匹のマウスからそれぞれの組織を単離し、全RNAを抽出した後、次世代シークエンサーを用いたRNA-Seq解析とERANGEによる発現情報解析を行った。その結果、CVかEpiの少なくとも一方で発現する遺伝子が約18,000個存在し、そのうちCV値>3かつCV/Epi値>3以上の遺伝子が約1,100個抽出された。これらには、味蕾特異的に発現し、味覚の受容伝達に重要な働きをする甘味、旨味、苦味、酸味受容体、Gタンパク質、下流シグナル伝達因子などが含まれることから、本実験方法の有効性が実証された。イオンチャネルは一般に、複数回膜貫通型の膜タンパク質である。そこで次に、公開プログラムTMpredやTMHMMを用いて膜貫通領域を予測し、候補遺伝子の絞り込みを行った。さらに、候補遺伝子のうち約70個に関して、有郭乳頭上皮においてどのような発現様式を示すかをin situ hybridization法を用いて調べた結果、約20個の遺伝子が味蕾特異的に発現することが示された。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

今年度の目標としていた味蕾特異的な発現を示す遺伝子が約20個得られた。さらに一部の遺伝子に関しては、来年度に行う予定であった異所発現系を用いた受容体候補の機能解析と、新規酸味・塩味受容体候補遺伝子欠損マウスの作出と表現型解析を既に開始しており、予備的な実験結果が得られているため。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、異所発現系を用いた受容体候補の機能解析と、新規酸味・塩味受容体候補遺伝子欠損マウスの作出と表現型解析を行う。

Causes of Carryover

研究室で所有していた試薬類を使用したため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

異所発現系を用いた受容体候補の機能解析と、新規酸味・塩味受容体候補遺伝子欠損マウスの作出と表現型解析に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Molecular mechanisms underlying the reception and transmission of sour taste information. (2015)
  • Author(s): Ishimaru, Y.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. Volume: 79 Pages: 171-176
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.975187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Additional nitrogen fertilization at heading time of rice down-regulates cellulose synthesis in seed endosperm. (2014)
  • Author(s): Midorikawa, K., Kuroda, M., Terauchi, K., Hoshi, M., Ikenaga, S., Ishimaru, Y., Abe, K., Asakura, T.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Pages: e98738
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098738
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 嚥下調整食の開発を目的とした食品の飲み込みやすさを評価する系の構築 (2015)
  • Author(s): 茅沼 友希、上田 玲子、南 道子、石丸 喜朗、阿部 啓子、朝倉 富子
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-28
• [Presentation] バイオインフォーマティカルな検索によるシロイヌナズナシグナルペプチドペプチダーゼ(AtSPP)の基質探索とその検証 (2015)
  • 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
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県）
  • Year and Date: 2015-03-27 – 2015-03-27
• [Presentation] 脂肪酸が苦味を抑制する機序の解明－脂肪酸と苦味物質の複合体が凝集することにより苦味が抑制される－ (2015)
  • Author(s): 大木 伽耶子、山下 治之、寺田 透、石丸 喜朗、阿部 啓子、朝倉 富子
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県）
  • Year and Date: 2015-03-27 – 2015-03-27
• [Presentation] Loss of gastrointestinal brush cells in Skn-1-deficient mice reduces insulin secretion (2014)
  • Author(s): Ishimaru, Y., Yoshioka, M., Asakura, T., Abe, K.
  • Organizer: The 12th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県）
  • Year and Date: 2014-11-02 – 2014-11-02
• [Presentation] Loss of Gastrointestinal Brush Cells in Skn-1-deficient Mice Reduces Insulin Secretion (2014)
  • Author(s): Ishimaru, Y., Yoshioka, M., Asakura, T., Abe, K.
  • Organizer: Association for Chemoreception Sciences 36th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Bonita Springs, FL, USA
  • Year and Date: 2014-04-11 – 2014-04-11
• [Remarks] 日清食品寄付講座「味覚サイエンス」
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/tastescience/