Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

情報伝達 / フェロモン / ＮＭＲ / 立体構造 / 相互作用 / マウス / ＧＰＣＲ / ぺプチド / 構造生物学 / タンパク質 / NMR / GPCR / 分子認識

多くの生物は，種を保存するため，異性を正確に認識する情報手段として「フェロモン」を用いる。共同研究者である東京大学の東原らは，オスマウスの涙に分泌され，メスマウスの性行動を誘発するペプチド性フェロモン ESP1 を同定した（Nature, 2005）。また，鼻腔下部の鋤鼻器官にある GPCR クラス C 受容体の V2Rp5 を介して機能することを明らかにした（Nature, 2010）。
本研究代表者らは，ESP1の立体構造を決定し，その情報をもとに受容体との結合様式を明らかにした（JBC, 2013）。本研究により，哺乳類のペプチド性フェロモンと受容体の構造的知見を初めて得た。

マウス / フェロモン / 鋤鼻器官 / 受容体 / ペプチド / フェロモン受容体 / ESP1 / 性行動 / c-Fos

マウスのオスの涙に分泌されるペプチドESP1が、メスの性行動を誘導するフェロモンであることを明らかにした。哺乳類における初めてのペプチド性の性フェロモンであり、直接接触による個体間コミュケーションが存在することが明らかになった。また、ESP1を認識する鋤鼻受容体を同定し、その神経の投射先と神経回路の可視化に成功した。ESP1はマウスの繁殖行動の制御に使える可能性があるので特許出願をおこなった。哺乳類で「フェロモン分子」から「行動」までの経路を明らかにした初めての研究であり、行動を司る脳神経関連研究領域に大きな学術的波及効果がある。

フェロモン / マウス / 鋤鼻器官 / 受容体

哺乳類のなかでもネズミやマウスなど齧歯類では、フェロモン物質が鋤鼻器官に作用することによって、性や異種の識別、異性生殖機能の状態の識別、性周期・成熟度・性行動のタイミング、攻撃行動などが制御されている。我々は、鋤鼻神経におけるc-Fosタンパク質の発現を活性化の指標として、フェロモン物質の探索をおこなったところ、オス涙から分泌されてメス鋤鼻器官に取り込まれて鋤鼻神経を発火させる新規の性特異的ペプチド(約7kDa)を見つけESP1と命名した。ESP1と類似の構造をもつメス特異的ペプチドESP36の同定にも成功した。本研究では、オス特異的ESP1、メス特異的ESP36、それぞれを認識する鋤鼻器官のV2R型受容体を決定する。本年度は、ESP1の受容体の絞り込みをおこなった。鋤鼻神経には、約60種類のV2R型鋤鼻受容体と約180種類のV1R型鋤鼻受容体がそれぞれ基底層側と鋤鼻内腔側に発現している。現在までに、涙腺から分泌されるオス特異的フェロモンESP1が、V2R型受容体を発現する鋤鼻神経のいくつかにおいてc-Fosの発現誘導を引き起こすことを見出している。そこで、まず、約60種類のV2Rのなかから、c-Fosと二重染色されるV2R遺伝子のタイプを特定したところ、V2Rp5というV2R遺伝子が候補としてあがった。V2Rp5を認識する抗体を作製し、鋤鼻器官での発現を解析したところ、鋤鼻器官片側あたり5-10個の鋤鼻神経での発現が確認できた。現在、V2Rp5のESP1に対する応答解析をおこなっている。一方、ESPペプチドファミリーのゲノムおよび発現解析の成果をCurrent Biologyに発表した。

フェロモン / マウス / 鋤鼻器官 / 受容体 / 遺伝子発現誘導 / 構造決定

哺乳類のなかでもネズミやマウスなど齧歯類では、フェロモン物質が、性差や異種の識別、異性生殖機能の状態の識別、性周期・成熟度・性行動のタイミング、攻撃行動などを制御していることが知られている。前年度までに、外分泌腺由来のペプチドが鋤鼻器官を刺激することを見出した。本年度は、メスマウスをそれらのペプチドに曝すと、Gタンパク質Gαoとフェロモン受容体候補遺伝子V2Rを発現する基底層側の鋤鼻上皮の鋤鼻神経においてc-Fos発現誘導が見られることを見出した。また、嗅細胞と同様に、個々の鋤鼻神経には、約61種類あるV2Rのうちひとつだけが発現している。つまり、ペプチドがV2Rによって認識されているとすれば、c-Fos発現細胞には、ある特定のV2Rが発現していることが予想される。そこで、c-Fosの免疫染色とV2Rのin situ hybridizationとのダブル染色をすることにより、c-Fos発現細胞に発現しているV2Rの同定を試みた。まず、ゲノムデータベースから全長V2Rをコードしていると予測される44個のV2Rを抽出し、相同性にもとづいて、20個のPCRプライマーセットをデザインした。鋤鼻上皮由来のRNAサンプルを用いて、20ペアのRT-PCRを行ったところ、12ペアにおいて遺伝子の増幅がみられた。そこで、この12個のV2RタイプのcRNAをプローブとして用いて、c-Fosとの二重染色を行ったところ、一種類のV2R(V2Rpと命名)と完全に重なった。V2Rpプローブは、ゲノム上の相同性の高い6種類のV2Rを認識していると考えられるため、それぞれを特異的に区別するプローブを再設計し、二重染色を行ったところ、ひとつのV2R(V2Rp5と命名)と完全に重なった。すなわち、ペプチドによって刺激されてc-Fosの発現誘導が引き起こされる鋤鼻神経には、V2Rp5のみが発現していることから、V2Rp5が標的の受容体と考えられる。次に、V2Rp5の全長cDNAの決定を行ったところ、6個のexonと5個のintronからなる全長約17kbであることがわかり、さらに、alternative splicingがおきて5種類のmRNAができていることがわかった。

【研究協力者】
東原和成	東京大学	大学院農学生命科学研究科	教授	(Kakenデータベース)