Development of Novel Taste Sensor Using Allostery

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本研究の目的は，これまで必ずしも完全とは言えなかった味覚センサの欠点を克服し，味覚センサの非連続的かつ飛躍的深化を図ることにある．膜を構成する分子（脂質，可塑剤，膜修飾分子）の表面での配列・配向を制御し，新しい電気化学的特性を発現させ，非荷電苦味物質を初めとする味物質への応答機能を実現する．これまでのR３～４年度の研究で以下の成果を得た．１）非荷電苦味物質カフェインと2,6-DHBAとの相互作用様態の解明：非破壊での状態分析が可能なNMR法（対象核種：1H）を用いて溶液中のカフェインと2,6-DHBAの分子間相互作用の解析を松井Gと共同で行った．その結果，カフェインは2,6-DHBAとスタッキングし，水素結合およびπ電子相互作用を介して安定な会合体を形成していることが分かった．２）応答感度の向上：他の膜修飾材料を検討した．方針は低いpKaと高いlogP（疎水性の指標）を持つ材料を用いることである．その結果，カフェインやテオブロミンに高い感度を得ることに成功した．３）塩味エンハンス効果の検知：Naイオノフォアと完全解離脂質から成る混合膜で塩味エンハンス効果の検知に成功した．４）甘味受容膜の応答メカニズムの解明：洗浄液中で甘味センサ受容膜のトリメリット酸へNaやKの金属イオンが結合し，糖類測定の際に，結合した金属イオンが糖と錯体形成するという糖検知メカニズムが明らかとなった．５）アロステリーによる受容体活性メカニズムの解明:味覚受容体遺伝子を培養細胞に発現させた人工味細胞のカルシウムイメージングと，分子動力学等の分子シミュレーションを用いることで，味物質や味覚修飾物質の作用でアロステリーが受容体の上部（生体膜外側）と下部（膜内側）で生じ，甘味情報伝達に重要な役割を果たしていることを明らかにした．