Sensing, processing and neurotransmission of taste in the taste buds

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26713008
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 樽野 陽幸 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (20706824)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 味覚 / 味蕾 / イオンチャネル / カルシウムイメージング

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、末梢味覚の生理現象の包括的理解の為の新しい技術的基盤の構築とこれによる塩味受容機構解明を目指し、以下の項目の達成を目的としてスタートした。
（１）遺伝子工学的・化学合成蛍光イオンインジケータによる味蕾組織中の味細胞応答記録法の構築
（２）塩味の受容・処理・統合機構の体系的解析
（１）について、エレクトロポレーションによるCalcium Greenの導入・ウイルスベクターを用いた遺伝子工学的カルシウムインジケータGECIタンパクのin vivo遺伝子導入・GECIタンパクを特定の味細胞に発現する遺伝子改変マウスの作出など、様々な方法で蛍光イオンインジケータを生きたマウスの味細胞へ導入する方法を試みた。その中で、外来遺伝子をin vivoの味細胞へ導入する方法をアデノ随伴ウイルスベクターを用いて世界で初めて開発し、論文発表を行った。しかし、味細胞からのカルシウム濃度測定には遺伝子改変マウスを用いるアプローチが最も感度・効率の点で優れていた。Calhm1-Cre;Rosa26-LSL-GCaMP6sマウスおよびaENaC-Cre;Rosa26-LSL-GCaMP6sマウスの味蕾においてはそれぞれ、Calhm1発現細胞およびaENaC発現細胞に特異的に高感度GECIであるGCaMP6sを安定的に発現しており、味刺激によって味細胞内のカルシウム応答を記録することができた。
（２）について、味蕾における塩味の受容は大きく分けて２つの経路が知られており、上皮型ナトリウムチャネルを介するA経路と、それ以外の未知の受容体を介するB経路が知られている。また我々は甘味・苦味・旨味・B経路の塩味について、味蕾から味神経への神経伝達物質ATPの放出を担うイオンチャネルのコア分子がCALHM1であることを明らかにした。本研究で、CALHM1とそのパラログCALHM3が新規ヘテロメリックイオンチャネルを形成し、味細胞のATP放出チャネルを構成していることを明らかにした。本研究成果は塩味の神経伝達の分子機構の一端を明らかにしたものである。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ペンシルバニア大学/モネル化学感覚研究所/デラウェア大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ペンシルバニア大学/モネル化学感覚研究所/デラウェア大学
  • # of Other Institutions: 1
• [Int'l Joint Research] コペンハーゲン大学(デンマーク)
  • Country Name: DENMARK
  • Counterpart Institution: コペンハーゲン大学
• [Journal Article] Adeno-associated virus-mediated gene transfer into taste cells in vivo. (2017)
  • Author(s): Taruno, A., Kashio, M., Sun, H., Kobayashi, K., Sano, H., Nambu, A. & Marunaka, Y.
  • Journal Title: Chem Senses Volume: 42 Pages: 69-78
  • DOI: 10.1093/chemse/bjw101
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hypotonicity activates a voltage-dependent membrane conductance in N2a neuroblastoma cells. (2017)
  • Author(s): Taruno, A. & Marunaka, Y.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 482 Pages: 331-335
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.01.118
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Analysis of aprotinin, a protease inhibitor, action on the trafficking of epithelial Na+ channels (ENaC) in renal epithelial cells using a mathematical model. (2017)
  • Author(s): Sasamoto, K., Marunaka, R. #, Niisato, N., Sun, H., Taruno, A., Pezzotti, G., Yamamoto, T., Kanamura, N., Zhu, W., Nishio, K., Inui, T., Eaton, D.C., & Marunaka, Y.
  • Journal Title: Cell Physiol Biochem Volume: 41 Pages: 1865-1880
  • DOI: 10.1159/000471934
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Actions of quercetin, a polyphenol, on blood pressure. (2017)
  • Author(s): Marunaka, Y., Marunaka, R., Sun, H., Yamamoto, T., Kanamura, N., Inui, T. & Taruno, A.
  • Journal Title: Molecules Volume: 22 Pages: 209
  • DOI: 10.3390/molecules22020209
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Na+ homeostasis by epithelial Na+ channel (ENaC) and Nax channel (Nax): cooperation of ENaC and Nax. (2016)
  • Author(s): Marunaka, Y., Marunaka, R., Sun, H., Yamamoto, T., Kanamura, N. & Taruno, A..
  • Journal Title: Ann Transl Med. Volume: 4 Pages: S11
  • DOI: 10.21037/atm.2016.10.42
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Quercetin is a useful medicinal compound showing various actions including control of blood pressure, neurite elongation and epithelial ion transport. (2016)
  • Author(s): Marunaka, Y., Niisato, N., Miyazaki, H., Nakajima, K., Taruno, A., Sun, H., Marunaka, R., Okui., M., Yamamoto, T., Kanamura, N., Kogiso, H., Ikeuchi, Y., Kashio, M., Hosogi, S. & Nakahari, T.
  • Journal Title: Curr Med Chem. Volume: 23 Pages: 1-12
  • DOI: 10.2174/0929867323666160919095043
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Neurotransmission of taste mediated by calcium homeostasis modulator ion channels. (2017)
  • Author(s): 樽野陽幸, 丸中良典
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会.
  • Place of Presentation: 浜松（アクトシティ浜松）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Palmitoylation regulates gating and lipid raft association of CALHM1 channel. (2017)
  • Author(s): 孫紅キン, 樽野陽幸, 中條浩一, 小野富三人, 丸中良典
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会.
  • Place of Presentation: 浜松（アクトシティ浜松）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Molecular basis of polarized sorting of CALHM channels in epithelial cells. (2017)
  • Author(s): 加塩麻紀子, 樽野陽幸, 丸中良典
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会.
  • Place of Presentation: 浜松（アクトシティ浜松）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Current-direction/amplitude-dependent single channel gating kinetics of Pannexin 1 channel. (2017)
  • Author(s): 白石真土, 野村健, 樽野陽幸, 丸中良典
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会.
  • Place of Presentation: 浜松（アクトシティ浜松）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [Presentation] Homologous CALHM subunits assemble to form a novel voltage-gated ATP channel. (2016)
  • Author(s): 樽野陽幸, 宮崎裕明, 新里直美, 丸中良典
  • Organizer: ４大学連携フォーラム
  • Place of Presentation: 京都（京都薬科大学）
  • Year and Date: 2016-12-07
• [Presentation] 上皮細胞におけるCALHMチャネル極性ソーティングの分子基盤解析. (2016)
  • Author(s): 加塩麻紀子, 樽野陽幸, 丸中良典
  • Organizer: ４大学連携フォーラム
  • Place of Presentation: 京都（京都薬科大学）
  • Year and Date: 2016-12-07
• [Presentation] Current-direction/amplitude-dependent single channel gating kinetics of Pannexin 1 channel. (2016)
  • Author(s): 白石真土, 野村健, 樽野陽幸, 丸中良典
  • Organizer: ４大学連携フォーラム
  • Place of Presentation: 京都（京都薬科大学）
  • Year and Date: 2016-12-07
• [Presentation] Induction of foreign genes in taste cells in vivo. (2016)
  • Author(s): Taruno, A.
  • Organizer: The 15th international symposium on molecular and neural mechanisms of taste and olfactory perception.
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2016-12-03 – 2016-12-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular machinery for taste neurotransmission from the tongue to the brain. (2016)
  • Author(s): Taruno, A.
  • Organizer: the 2nd UK-Japan Frontiers of Science Symposium.
  • Place of Presentation: UK
  • Year and Date: 2016-11-07 – 2016-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Homologous CALHM subunits assemble to form a novel voltage-gated ATP channel. (2016)
  • Author(s): Taruno A, Hiroaki Miyazaki, Naomi Niisato, Hongxin Sun, Makiko Kashio, Marunaka Y.
  • Organizer: 第39回日本神経科学会大会.
  • Place of Presentation: 横浜（パシフィコ横浜）
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-22
• [Presentation] Purinergic neurotransmission of taste by CALHM channel. (2016)
  • Author(s): Taruno A, Marunaka Y.
  • Organizer: 17th International Symposium on Olfaction and Taste.
  • Place of Presentation: 横浜（パシフィコ横浜）
  • Year and Date: 2016-06-05 – 2016-06-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulation of CALHM1 channel by protein S-palmitoylation. (2016)
  • Author(s): Taruno A, Hongxin Sun, Makiko Kashio, Marunaka Y.
  • Organizer: 17th International Symposium on Olfaction and Taste.
  • Place of Presentation: 横浜（パシフィコ横浜）
  • Year and Date: 2016-06-05 – 2016-06-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] S－パルミトイル化修飾によるCALHM1チャネル機能制御. (2016)
  • Author(s): Taruno A, Hongxin Sun, Makiko Kashio, Marunaka Y.
  • Organizer: 日本膜学会第３９年会.
  • Place of Presentation: 東京（早稲田大学）
  • Year and Date: 2016-05-10
• [Remarks] 京都府立医科大学細胞生理学website
  • URL: http://kpum-molecular-cell-physiology.info