各種ニオイに対する人工膜センサ-の開発

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01870096
• 研究種目: 試験研究
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 栗原 賢三 北海道大学, 薬学部, 教授 (00016114)
• 研究分担者: 辻井 薫 花王(株), 東京研究所, 所長 ; 柏柳 誠 北海道大学, 薬学部, 教務職員 (20169436) ; 吉井 清哲 北海道大学, 薬学部, 助手 (30125364) ; 三宅 教尚 北海道大学, 薬学部, 助教授 (30133771)
• キーワード: ニオイ / 人工膜 / センサ- / リポソ-ム / 膜電位 / 膜流動性 / 脂質組成 / 応答感度

研究概要

脂質2分子膜の各種ニオイ物質に対する応答を測定した。まず各種の脂質組成を有するリポソ-ムを作製し、膜電位感受性色素で膜電位変化を測定した。ホスファジルコリン(PC)単独のリポソ-ムは、比較的濃い各種のニオイ物質に応答した。これに対して、PCにホスファジルセリン(PS)を添加すると、各種のニオイ物質に対する応答感度は著しく増大した。例えば、PCにPSを20%添加したリポソ-ムは、1nMのアミルアセテ-トに応答した。この感度は、高感度の嗅覚器をもつ動物の嗅覚の感度と同程度であった。計算によると、リポソ-ム1個に、平均1〜数分子のアミルアセテ-ト分子が結合すると、応答が現われる。また膜電位変化が起こると、同じ濃度領域で膜の流動性変化が起こることがわかった。このことは、リポソ-ムに1〜数分子が結合すると、膜の構造変化が起こることを示している。また、リポソ-ムの外液中にカルシウムイオンが存在すると、アミルアセテ-トに対する膜電位変化が増大したが、このときも膜流動性変化が増大した。以上により、膜電位変化の発現には膜の構造変化が関与していることが示唆された。
各種ニオイに対するリポソ-ムの特異性は、PCにPSを添加することにより大きく変化した。例えば、シトラ-ルは、PC単独およびPS/PC=0.1のリポソ-ムには応答を引き起こすが、PS/PC=0.2のリポソ-ムには応答を引き起こさない。アミルアセテ-トは、PC単独のリポソ-ムにはほとんど応答を引き起こさないが、PS/PC=0.2のリポソ-ムには大きな応答を引き起こした。以上のことは、ニオイに対する応答特異性は脂質組成に大きく依存することを示唆した。

研究成果

• [文献書誌] Yoshii,K.: "Inward rectifier produced by Xenopus ooiytes injected with mRNA extracted from carp olfactory epithelium" Syapse. 3. 234-238 (1989)
• [文献書誌] Nomura,T.: "Similarity of in depenclence of odorant responsl hetween lipid lilayer and Olfactory system" Biodimica Biophysica Acta. 1005. 260-264 (1989)
• [文献書誌] Sugawara,M.: "Water response of frog ol factory system in induced by a decrease in osmotic pressure" Brain Research. (1990)
• [文献書誌] Kurihra,K.: "Molewlar mechanisms of taste and odor reception" Comments on Aqricultural and Food Chemistry. 2. 1-50 (1989)
• [文献書誌] 栗原堅三: "においと味のメカニズム" サイエンス. 1. 58-69 (1990)
• [文献書誌] Kurihara,K.: "Chemical stimulus discrimination by specific and nonspecific receptor mechanisms and their transduction srquences" Chemical Sevses. 1. 55-84 (1989)
• [文献書誌] Kurihra,K.: "Physiology and Pharmacology of Transmembrane Signaling" Excerpta Medica, 404 (1989)