【研究分野】食生活学

【研究領域課題番号】17H01962 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エネルギー代謝 / 脳腸相関 / 栄養学 / 食品 / 脳・神経 / 遺伝子 / マイクロアレイ

【研究成果の概要】

転写因子Skn-1a欠損(S-KO)マウスは、野生型(WT)マウスに比較して、摂食量（通常食および高脂肪食）に変化がないにも関わらず、体脂肪率・体重増加率の優位な低下、エネルギー消費量の優位な増加が観察された。S-KOマウスは消化管の化学受容細胞（甘・苦・旨味受容細胞、刷子細胞）が消失している。これまでに、刷子細胞に発現するX-GPCRを欠失した(X-KO)マウスにおいてもWTマウスに較べ摂食量に変化はないが、優位な体重増加の低下が観察された。本研究では、化学受容細胞とくに刷子細胞を起点とする食シグナルのエネルギー代謝制御の解析を行なった。
これまでに、摂食/絶食条件下あるいは通常食/高脂肪食摂取のいずれの場合においても、S-KOマウス視床下部室傍核(PVN)の恒常的c-fos抗体シグナルを観察した。本年度は、S-KOマウスのPVN以外の脳神経部位の活性化を確認するために脳組織全体のイメージング質量分析（I-MS）を行った。S-KOマウスとWTマウスのI-MSパターンは、大脳皮質、延髄孤束核、視床、視床下部において顕著な相違が見られた。そこで筆者らは、PVNに焦点を当てc-fosシグナルに連動して活性化する神経核の特定とそこに含まれる代謝物のI-MS解析が有効だと結論した。
エネルギー代謝調節における刷子細胞の関与を調べるために、X-KOマウスのPVNにおけるc-fosシグナルを解析した。絶食/摂食条件下においてc-fosシグナルの活性化を認めた。S-KOマウスにおけるc-fosシグナル強度よりは弱いが、刷子細胞を起点とするエネルギー代謝調節が生じる可能性が示された。
以上の結果から、消化管の化学受容細胞を介した摂食依存的なエネルギー代謝亢進はPVNの活性化によることが明らかになった。今後、その分子実態をI-MS分析により解析することが期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】食品科学

【研究領域課題番号】22380072 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

食品 / 遺伝子 / 生体分子 / 味覚

【研究成果の概要】

食品の味はその価値を決定づける重要な因子である。近年同定された味覚受容体の機能解析により、官能評価に依らない味物質の評価が可能となり、詳細な味物質受容メカニズムも解析可能となってきた。我々は、ヒト甘味受容体を安定発現する細胞株を構築し、甘味感覚を計測しうる細胞系の構築にすでに成功した。本研究では、当該細胞株をはじめとする味覚受容体発現細胞を用いて、味の相乗・相殺のメカニズムを解析しようとする研究である。従来の官能評価によって甘味の相乗効果を有すると報告された物質を中心に、甘味受容体に対する増強作用自体によって、相乗効果を説明しうるかどうかについての検証を行った。
まずヒト甘味受容体発現細胞を蛍光カルシウム指示薬にて標識し、味物質投与後の経時的な細胞応答を蛍光イメージングによって解析した。甘味物質としてはスクロースを、味物質に添加する添加物としては官能評価の知見から味覚応答に対して影響を与えうるという知見のある人工甘味料を用いた。人工甘味料はそれ自身がヒト甘味受容体を活性化しうるので、あらかじめ濃度応答関係について計測を行い、単独では応答を与えない極めて低い濃度を設定した。設定した濃度にてスクロースと混合して投与を行ったところ、低濃度の添加であるにもかかわらず、スクロースに対するヒト甘味受容体発現細胞応答を有意に増加させるものが見つけられた。応答増強効果は人工甘味料の種類によって具なっており、単なる相加効果ではなく、相乗効果を有すると判断されたものも存在した。今後は点変異を導入した受容体を用いることで、相乗効果の発生メカニズムについて検討を行っていく。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)

【研究分野】食品科学

【研究領域課題番号】21658046 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

食品 / 遺伝子 / 生体分子 / 味覚

【研究成果の概要】

食品を実際に摂取した時に感じる味は非常に複雑(すっきり・しつこい等)であり、それを正確に表示するには受容体の活性化強度以外のパラメータによる評価が必要である。本研究では、従来のin vitroの実験において示された味覚受容体活性化の検出に加えて、味の指標となる他の因子を実験的に提示できないかという考えから発想に至った。味物質と味覚受容体との直接相互作用における速度論的パラメーターを求めることで、味物質の呈味持続性を規定する因子を検索しようとする研究である。
前年度の研究によって確立した昆虫細胞発現系を用いて、ヒト甘味受容体の細胞外領域についてリコンビナントタンパク質を得た。受容体タンパク質を表面プラズモン共鳴法による測定に供するため、測定用チップへ固定化を行った。アミノカップリングによる共有結合を介した固定化を行った際には、充分量の受容体タンパク質の固定化は達成されたものの、甘味物質を投与した隣にチップ表面の質量増加が観察されなかった。一方、甘味物質の一つである数種類の甘味タンパク質について、アミノカップリングによるチップへの固定化を試みた。この場合においては、複数の組み合わせにおいて、受容体タンパク質を投与した際にチップ表面の質量増加が観察された。
以上の結果から、味物質と味覚受容体との直接相互作用を観察する際には、味物質側を測定用チップへ固定化する方法が優先されるとの結論を得た。今後多種類の甘味物質を検討するにあたり、各物質ごとの適切な固定化方法の検討が課題として挙げられる。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】3,100千円 (直接経費: 3,100千円)

【研究分野】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】20688015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子間相互作用 / 味覚 / 受容体 / 味物質 / センサー / 培養細胞 / 食品 / 遺伝子 / 生体分子

【研究成果の概要】

味物質の受容を行う味覚受容体を利用し、呈味物質に対して安定的な数値を提示する味センサーの作製を行った。最も嗜好される味である甘味を測定するために、ヒト甘味受容体を安定的に発現する培養細胞を作製した。甘味物質を投与した際に観察される細胞内カルシウム濃度変化を蛍光カルシウム指示薬の蛍光強度変化として測定することで、長期間安定的な数値を提示しうる甘味センサー細胞となりうることを示した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)

【研究分野】食品科学

【研究領域課題番号】19658053 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

食品 / 遺伝子 / 味覚 / 受容体

【研究成果の概要】

近年、各種の味覚受容体やシグナル分子が同定され、味蕾細胞特異的に発現する遺伝子群の同定、ならびに味情報の受容・伝達機構へのそれら分子の関与が解明されてきた。しかし塩味受容や味蓄細胞の分化、味神経との情報伝達などに直接的に関わる分子の同定はほとんど達成されておらず、味蕾細胞に発現する分子の知見は十分とは言えない。本年は、DNAマイクロアレイ技術を用いて、新たな味蕾特異的分子マーカーの同定とその発現解析を行った。
マウスおよびラットの有郭乳頭味蕾細胞、味蕾周辺の上皮細胞、これらを含む乳頭上皮を用いてDNAマイクロアレイ解析を行った。各アレイの結果を比較し、味蕾特異的に発現すると予想される遺伝子を抽出した。各遺伝子のcDNAを取得し、in situ hybridizationにより味蕾内での発現を確認した。味蕾の一部の細胞に特異的な発現が見られたものは、さらに二重in situ hybridizationを行い、既知の味蕾分子マーカーと発現分布を比較した。今回取得した分子の中には、TRPM5(甘・旨・苦味受容細胞マーカー)、PKD1L3(酸味受容細胞マーカ二)と排他的に発現するものがあった。これは、塩味受容細胞を含む新たな細胞種のマーカーとなり、今後残された味蓄細胞種の機能の特定につながると予想される。今後は味蕾細胞に特異的な発現を示す分子群が、味神経への情報伝達機構に何らかの関与を行っているかについて、個体レベルでの解析も視野に入れながら検討する。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】食品科学

【研究領域課題番号】18688005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

食品 / 遺伝子 / 生体分子 / 味覚 / 受容体

【研究成果の概要】

近年、甘味・旨味や苦味といった味物質を受容する味覚受容体分子の存在が明らかとなり、味覚組織に発現する多くのGタンパク質共役型受容体が同定されたものの、各受容体に対するリガンドの解明については依然多くについて残されている。本研究課題においては味覚受容体の味物質受容機構の更なる理解のため、受容体の構造機能連関解析を基盤としてその機構を明らかにしようという目的で実施するものである。
哺乳類以外の脊椎動物として魚類を選択し、データーべースより哺乳類由来味覚受容体(T1R・T2Rファミリー)と相同性を持っ配列の検索を行った。培養細胞発現系を用いて受容体候補分子を発現させ、呈味物質投与に対する応答を観察した。その結果、ゼブラフィッシュ・メダカに由来するT1Rを特定の組み合わせで共発現させることにより、L-アミノ酸を受容する受容体として機能することが判明した。受容するL-アミノ酸の種類は発現させる受容体の組み合わせによって異なっており、魚類においてはT1RによりL-アミノ酸を幅広く受容しうることが判明した。
またゼブラフィッシュ由来のT2Rのうち、苦味物質であるデナトニウムを受容するものにっいて、細胞外ループ領域の点変異体を作製してデナトニウム受容能との相関を解析したところ、270番目に位置する残基が酸性アミノ酸である場合にはリガンドを受容するが、負電荷をなくすような変異を導入することによりリガンドに対する応答性が顕著に低下した。この部分はリガンド認識部位と比較的離れていることが想定され、細胞外ループ領域のリガンド受容に関わる新たな機能が推察された。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円)