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外界から鼻に入ってくる様々な匂いは、嗅上皮の嗅神経細胞繊毛上に発現しているGタンパク質共役型嗅覚受容体によって認識される。本申請研究の一年目の目的として、匂い物質と受容体との対応を明らかにするために、嗅細胞内Ca^<2+>濃度変動を利用した分子レベルおよび組織レベルでの匂い応答の解析を行った。ある特定の匂いが嗅上皮のどの部分を刺激するか、嗅上皮上の匂いマップを作製するために、細胞内Ca^<2+>上昇を指標に匂い応答の可視化を試みた。すなわち、新生マウスの新鮮前額断切片をマイクロスライサーで作成し、生スライスに蛍光指示薬fura-2をロードし、切片における匂い応答のin situ測定に成功した。2年目において、マウスで約千種類といわれている嗅覚受容体のクローニング当初は匂い物質と結合する証拠はなかったが、我々はCa^<2+>イメージングを使って匂いに応答する嗅細胞を同定したのち各々の応答細胞から発現受容体をクローニングし、アデノウイルスで受容体遺伝子を嗅細胞に導入して匂い物質に対する特異的応答を再構成することによって嗅覚受容体が匂い物質を認識するという証拠を得た。さらに、匂い受容体のリガンド特異性を解析することにより、匂い受容体は同じ匂いを呈する物質を認識するのではなく、同じ匂いとは限らない構造的に類似する物質を認識することが明らかにした。また、HEK293培養細胞を用いて受容体の再構成を行い、嗅覚受容体がGsタイプのGタンパク質に共役し細胞内cAMP濃度を上昇させるという結果も得た。
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