嗅覚受容体の勾い分子認識に関する研究

嗅觉受体梯度分子识别研究

• 批准号: 03J11920
• 负责人: 堅田 明子
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J11920/
• 关键词: 嗅覚受容体; 匂い; Gタンパク質共役型受容体; 分子認識; コンピューターモデリング; 機能解析; ジーンターゲティング; 嗅神経細胞; 構造解析; モデリング

嗅覚受容体のリガンド結合部位の解明研究代表者は、最近明らかとなったロドプシンの結晶構造を基に、マウス嗅覚受容体mOR-EGの三次元モデル構築を行い、匂いリガンドの結合様式をコンピューターシミュレーションした。その結果、匂い物質は受容体の膜貫通領域3、5、6番目のヘリックスで形成される空間内に結合することが明らかとなった。また、リガンドとの相互作用が予想されたアミノ酸全てに部位特異的変異を導入し、複数のリガンドに対する構造活性相関を調べた結果、匂い物質が結合している配位状態の構造を決定することができた。その結果、嗅覚受容体とリガンド間に形成される水素結合の数はわずかであり、主に複数のアミノ酸残基による疎水的な相互作用によって、匂いリガンド全体の構造を認識していることが明らかとなった。(今年度、Journal of Neuroscienceに発表した)単一の嗅覚受容体を発現する細胞を選択的に可視化した遺伝子改変マウスの作製これまで、研究代表者は嗅覚受容体の匂い分子認識機構に関して、主に培養細胞を用いて分子レベルで解析を行ってきた。今後、個体レベルで匂い認識機構を解析するため、また嗅覚の高次中枢における匂い情報処理機構を解析するため、特定の嗅覚受容体を発現する嗅神経細胞のみを選択的に可視化した遺伝子改変マウスの作製を試みた。研究代表者らがこれまで培養細胞系において分子レベルで解析を行ったマウス嗅覚受容体、mOR-EGを発現する嗅神経細胞を緑色蛍光タンパク質を用いて可視化したトランスジェニックマウス、およびβ-ガラクトシダーゼ遺伝子の共発現により標識したノックインマウスの作製に成功した。染色の結果、mOR-EGを発現する嗅神経細胞の軸索は左右2対の糸球体に収束することが明らかとなった。これらの遺伝子改変マウスに、mOR-EGのアゴニストとなる匂い物質;EGを用いてマウス個体レベルで刺激を行ったところ、mOR-EGの神経収束が認められる糸球体近傍の神経細胞において、神経活動に伴い発現誘導することが知られている初期応答タンパク質、c-fosの発現誘導が認められた。また、嗅覚の高次中枢であるといわれている前嗅核、梨状皮質、嗅結節においても同様に、匂い刺激に伴うc-fosタンパク質の発現誘導が認められている。(これらの成果は現在、国際学会にて発表を予定しており、また投稿準備中である。)

Recently, the representative of the research on the understanding of the binding site of the receptor has been working on the three-dimensional structure of the receptor mOR-EG based on the crystal structure of the receptor. As a result, the membrane of the substance is penetrated into the space of 3, 5 and 6. The interaction between the two substances is expected to result in the introduction of site-specific differences between the two substances, and the structural activity of the two substances is determined. As a result, the number of water binding sites in the formation of the olfactory receptor and the number of water binding sites in the formation of the olfactory receptor and the number of water binding sites in the formation of the olfactory receptor and the number of water binding sites in the formation of the olfactory receptor are recognized. (This year, Journal of Neuroscience reports) A selection of olfactory receptor development cells, visualization of gene modification, research representatives, molecular recognition mechanisms related to olfactory receptor development, and molecular analysis of primary cultured cells. In the future, the individual recognition mechanism will be analyzed, and the high-level central information processing mechanism will be analyzed, and the specific olfactory receptor will be developed, and the selection of olfactory cells will be visualized, and the operation of olfactory receptors will be tested. The representative of the research team successfully developed the identification and identification of the receptor, mOR-EG, and olfactory neurons in cultured cell lines by visualizing the green fluorescence of the receptor, mOR-EG, and β-EG-EGG. As a result of staining, mOR-EG was found in the axons of olfactory neurons, and the axons of olfactory neurons were found in two pairs. In the early stages of brain development, the induction of c-fos is recognized by the stimulation of brain cells in the vicinity of the brain. The higher centers of the olfactory cortex, anterior olfactory nucleus, piriform cortex and olfactory tubercle are stimulated by c-fos and induced by c-fos. (The results of this study are now available, and the international society is preparing for submission.)

项目成果

Odorant response assays for a heterologously expressed olfactory receptor

• DOI: 10.1016/s0006-291x(03)00863-5
• 发表时间: 2003-06-13
• 期刊: BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Katada, S;Nakagawa, T;Touhara, K
• 通讯作者: Touhara, K

G Protein-Coupled Receptors

• DOI: 10.1007/978-3-540-68706-1_1323
• 发表时间: 2019-04
• 作者: T. Kokkola

Sayako Katada, Takao Nakagawa, Hiroshi Kataoka, Kazushige Touhara: "Odorant response assays for a heterologously expressed olfactory receptor"Biochemical and Biophysical Research Communications. 305. 964-969 (2003)

Sayako Katada、Takao Nakakawa、Hiroshi Kataoka、Kazushige Touhara：“异源表达的嗅觉受体的气味反应测定”生物化学和生物物理研究通讯。