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T1r味覚受容体による化学シグナル感知機構の構造生物学的解明

公募研究

研究領域化学コミュニケーションのフロンティア
研究課題/領域番号 20H04778
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関岡山大学

研究代表者

山下 敦子  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (10321738)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード味覚受容体
研究開始時の研究の概要

味覚は、生物が摂食する際に食物に含まれる化学物質を感知し、生存に必要な栄養素を含むか、あるいは害となる物質を含むかを判断する化学感覚であり、「食べるもの」と「食べられるもの」との間の化学コミュニケーションとしての側面も持つ。本研究では、ヒトでうま味受容体や甘味受容体としてはたらくタイプ1味覚受容体(T1r)について、味物質や味物質感知を阻害する物質など、どのような化学物質がT1rのリガンドとなるか、それらが受容体によってどのように認識され、受容体にどのように作用するのかを、立体構造の観点から明らかにすることで、T1rによる外界からの化学シグナル感知機構の解明を目指す。

研究実績の概要

メダカ味覚受容体T1r2a/T1r3リガンド結合ドメイン結晶への結合を見出していた塩化物イオンについて、蛍光共鳴エネルギー移動法によるT1r2a/T1r3リガンド結合ドメインにもたらす作用を解析した結果、同受容体応答を誘起するアミノ酸と同等の構造変化を引き起こすことを明らかにした。また、示差走査蛍光測定により結合親和性を解析することで、結合と構造変化が概ね同濃度域で起こることを確認した。さらに、塩化物イオンの結合部位の構造と配列解析から、この塩化物イオン結合はT1r1-T1r3受容体、T1r2-T1r3受容体両者に共通した作用をもたらすことが示唆された。
さらに、示差走査蛍光測定により、メダカT1r2a/T1r3リガンド結合ドメインおよび試料調製を達成しているT1r1-T1r3リガンド結合ドメインを用いて、リガンドスクリーニングを実施した。その結果、これまでに両受容体への結合が明らかになっていたアミノ酸とは全く異なる化学構造を持ちながら、いずれのタンパク質にも共通して結合を示す生理活性物質を見出した。
さらに、試料調製条件を確立していたT1r1-T1r3リガンド結合ドメインについて、精製条件と結晶化条件を改善した結果、結晶サイズは依然小さいものの、これまでに得られてきた結晶よりも改善が見られ、10 um x 40 um程度の結晶を得ることができた。SPring-8のマイクロフォーカスビームラインBL32XUの利用により、微結晶データ収集の手段であるsmall-wedgeデータ収集を行うことで、約3.5A分解能の回折強度データを収集した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute for Ornithology(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 味覚受容体の構造と働き2021

    • 著者名/発表者名
      山下敦子
    • 雑誌名

      milsil

      巻: 14 ページ: 6-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] A sweet protein monellin as a non-antibody scaffold for synthetic binding proteins2021

    • 著者名/発表者名
      Yasui N, Nakamura K, Yamashita A
    • 雑誌名

      J. Biochem.

      巻: 169 号: 5 ページ: 585-599

    • DOI

      10.1093/jb/mvaa147

    • NAID

      120007182873

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 受容体タンパク質を用いた味覚感知初反応の解析と応用2021

    • 著者名/発表者名
      山下敦子, 芦川雄二, 南後恵理子, 安井典久
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 79 ページ: 86-89

    • NAID

      40022533057

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Current pivotal strategies leading a difficult target protein to a sample suitable for crystallographic analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Yamashita A
    • 雑誌名

      Biochem. Soc. Trans.

      巻: 48 号: 4 ページ: 1661-1673

    • DOI

      10.1042/bst20200106

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 受容体組換え発現タンパク質を用いたリガンド結合解析と味物質評価への可能性2021

    • 著者名/発表者名
      山下敦子
    • 学会等名
      感覚研究コンソーシアム・第 1 回味覚ワーキンググループ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タイプ1型味覚受容体細胞外領域に対する1価カチオン結合の構造生物学・生物物理学的解析2021

    • 著者名/発表者名
      山下敦子
    • 学会等名
      日本味と匂学会第55回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フグ由来味覚受容体T1R1/T1R3リガンド結合領域の試料調製とリガンド結合解析2021

    • 著者名/発表者名
      溝口 楽人,吉田 高志,細谷 麻以子,伊藤 千晶,芦川 雄二,安井 典久,山下 敦子
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] メダカ由来味覚受容体T1R2a/3細胞外領域のリガンド非結合状態における立体構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      新田純矢、廣瀬未果、加藤貴之、山下敦子
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] メダカ受容体構造に見る味覚受容体の呈味分子認識2021

    • 著者名/発表者名
      山下敦子
    • 学会等名
      第15 回食香粧研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural and biophysical analysis of ion-binding to the extracellular ligand-binding domains of a fish taste receptor T1r2a/T1r32020

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Yamashita, Chiaki Ito, Yuriko Takashina, Nanako Atsumi, Norihisa Yasui
    • 学会等名
      International symposium on olfaction and taste (ISOT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 味覚受容体リガンド結合ドメイン-細胞外イオン相互作用の構造基盤2020

    • 著者名/発表者名
      山下敦子
    • 学会等名
      第93回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 膜タンパク質工学ハンドブック2020

    • 著者名/発表者名
      津本浩平、浜窪隆雄(監修)
    • 総ページ数
      624
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860435370
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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