味覚修飾タンパク質ネオクリン・甘味受容体相互作用の解析とその感性工学的応用

• Project/Area Number: 08J05804
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Food science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 古泉 文子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2010: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2009: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2008: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: ミラクリン / 味覚修飾タンパク質 / 甘味受容体 / 甘味タンパク質 / ネオクリン

Research Abstract

前年度に引き続き、味覚修飾タンパク質ミラクリンについて、甘味受容体TIR2-TIR3との相互作用の解析を進めた。ミラクリンはそれ自体無味であるが、酸味を甘味に変換する味覚修飾活性を有するタンパク質である。本研究では、ミラクリンの味覚修飾活性のメカニズムを分子レベルで解明することを目指している。
官能試験により、ミラクリンの感受性には個人差があることが経験的に知られているが、これを前年度に構築した、培養細胞を用いたミラクリンの味覚修飾活性の評価系を用いて、ミラクリンの酸により誘導される甘味の感受性と甘味受容体の一塩基多型(SNPs)に相関があることを見出した。相関が見られたSNPは、ミラクリンの活性化に必要な受容体ドメインに存在することから、今後の解析によりミラクリンとヒトT1R2-T1R3の相互作用の解明につながる知見であると考えられる。
また酵母でミラクリンを発現生産し、その活性を培養細胞評価系により評価したところ、天然のミラクリンに比べて比活性は低いものの、味覚修飾活性が見出された。また中性において、ミラクリンは他の甘味物質によるヒトT1R2-T1R3の活性化を抑制するが、組換えミラクリンにおいても抑制活性が見出された。培養細胞評価系では、官能試験に比べて少量で定量的かつ客観的に活性を評価できることから、今後作製するミラクリン変異体を用いて、味覚修飾活性に関与する残基のスクリーニングを迅速に行うことが可能となる。
また、もう一つの味覚修飾タンパク質ネオクリンについて、ヒトTI1R2-T1R3における結合部位の詳細な解析を行った。

Research Products

• [Journal Article] Cysteine-to-serine shuffling using a Saccharomyces cerevisiae expression system improves protein secretion : case of a nonglycosylated mutant of miraculin, a taste-modifying protein (2011)
  • Author(s): Ito K, Sugawara T, Koizumi A, Nakajima K, Shimizu-Ibuka A, Shiroishi M, Asada H, Yurugi-Kobayashi T, Shimamura T, Asakura T, Misaka T, lwata S, Kobayashi T, Abe K
  • Journal Title: Biotechnol Lett. Volume: 33 Pages: 103-107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bulky high-mannose-type N-glycan blocks the taste-modifying activity of miraculin (2010)
  • Author(s): Ito K, Sugawara T, Koizumi A, Nakajima K, Shimizu-Ibuka A, Shiroishi M, Asada H, Yurugi-Kobayashi T, Shimamura T, Asakura T, Masuda K, Ishiguro M, Misaka T, Iwata S, Kobayashi T, Abe K
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta Volume: 1800 Pages: 986-992
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoactive ligands probing the sweet taste receptor. Design and synthesis of highly potent diazirinyl D-phenylalanine derivatives (2010)
  • Author(s): Masuda K, Koizumi A, Misaka T, Hatanaka Y, Abe K, Tanaka T, Ishiguro M, Hashimoto M
  • Journal Title: Bioorg.Med.Chem.Lett. 20 Pages: 1081-1083
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] pH-Dependent structural change in neoculin with special reference to its taste-modifying activity (2009)
  • Author(s): Morita Y, Nakajima K, Iizuka K, Terada T, Shimizu-Ibuka A, Ito K, Koizumi A, Asakura T, Misaka T, Abe K
  • Journal Title: Biosci.Biotechnol.Biochem 73 Pages: 2552-2555
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acid-induced sweetness of neoculin is ascribed to its pH-dependent agonistic-antagonistic interaction with human sweet taste receptor (2008)
  • Author(s): Nakajima K, Morita Y, Koizumi A, Asakura T, Terada T, Ito K, Shimizu-Ibuka A, Maruyama J, Kitamoto K,
  • Journal Title: FASEB Journal 22 Pages: 2323-2330
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒト甘味受容体における低分子甘味物質の相互作用部位の同定 (2011)
  • Author(s): 古泉文子、中島健一朗、阿部啓子、三坂巧
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] Characterizing the interaction of miraculin, a taste-modifying protein, with human sweet taste receptor (2010)
  • Author(s): Koizumi A, Tsuchiya A, Nakajima K, Ito K, Asakura T, Abe K, Misaka T
  • Organizer: 32nd AChemS Annual Meeting
  • Place of Presentation: St.Pete Beach, FL, USA
  • Year and Date: 2010-04-23
• [Presentation] 培養細胞を用いた味覚修飾タンパク質ミラクリンとヒト甘味受容体との相互作用の解析 (2010)
  • Author(s): 古泉文子、土屋麻美、伊藤圭祐、中島健一朗、朝倉富子、三坂巧、阿部啓子
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] ヒト甘味受容体の味覚修飾タンパク質ネオクリンの作用領域の解析 (2009)
  • Author(s): 古泉文子, 中島健一朗, 寺田透, 朝倉富子, 三坂巧, 阿部啓子
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] Neoculin, a sweet protein with taste-modifying activity, is received at the extracellular amino-terminal domain of human T1R3 (2008)
  • Author(s): Koizumi A, Nakajima K, Terada T, Asakura T, Misaka T, Abe K
  • Organizer: 第6回国際シンポジウム“味覚嗅覚の分子神経機構"
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-12-06
• [Presentation] Neoculin, a sweet protein with taste-modifying activity, and its binding site in human T1R2-T1R3 (2008)
  • Author(s): Koizumi A, Nakajima K, Terada T, Asakura T, Misaka T, Abe K
  • Organizer: 15th International Symposium on Olfaction and Taste(ISOT) and AChemS XXX
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
  • Year and Date: 2008-07-23
• [Book] 蛋白質 核酸 酵素 (2009)
  • Author(s): 中島健一朗、古泉文子、朝倉富子、三坂巧
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 共立出版
• [Book] BRAINテクノニュース (2009)
  • Author(s): 中島健一朗、古泉文子、朝倉富子、三坂巧、阿部啓子
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 独立行政法人 農業・食品産業技術総合研究機構生物系特定産業技術研究支援センター(生研センター)
• [Book] 蛋白質核酸酵素 (2009)
  • Author(s): 中島健一朗, 古泉文子, 朝倉富子, 三坂巧
  • Publisher: 羊土社(掲載確定)