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哺乳類の嗅覚による匂い検知能力は、感度・識別性ともに非常に優れていることから、嗅覚受容体（OR）を利用したセンサーの開発が期待されています。無細胞タンパク質合成系を用いて生産したORとグラフェン電界効果トランジスタ（GFET）を組み合わせたセンサーの開発を目的に研究を行いました。まず、高い構造安定性を有する人工ORであるcOR52を用いて実験を行いました。無細胞タンパク質合成系を用いてcOR52をリポソーム膜上に発現しました。cOR52を含むリポソームが、cOR52のアゴニストであるノナン酸濃度依存的にGFP-mini-Golfと結合したことから、cOR52が機能的に発現していることが確認できました。可溶化したcOR52をGFETに物理吸着させ、ノナン酸およびバニリンで刺激したときのGFETの伝達特性を測定しました。その結果、cOR52-GFETの伝達特性は、ノナン酸を添加した時にのみ濃度依存的にシフトしました。これらの結果から、cOR52-GFETがアゴニスト選択に応答して検出に成功したと考えられます。動物は、多数の受容体の認識パターンから匂いを識別・検出しています。そのため、匂いセンサーの開発には多数の受容体が必要です。本研究では、安定な受容体に人工的な変異を加えることで多様な受容体を開発することを構想しました。しかし、細胞膜発現性の異なるORを用いて実験を行ったところ、タンパク質の合成量に大きな差は見られませんでした。また、低発現性のORも、リガンド添加に応答してGFP-mini-Golfと結合しました。この結果から、発現性の低いORでも、リポソーム膜上に機能的に合成できることが確認できたため、人工受容体を使用する必要はないことが分かりました。さらに、固定に必要なペプチドの付加などの効果を解析し、ORを用いた嗅覚センサー開発の基盤を構築することに成功しました。
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