新規アクセサリータンパク質の導入による嗅覚受容体の機能活性化

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本研究課題では、生物の嗅覚を模倣した準生物匂いセンサーの応用を目標に、嗅覚受容体の機能的発現を補助するアクセサリータンパク質を探求し、嗅覚受容体の機能発現メカニズムを解明することを目的として、研究を進めた。まず、既知のマウス嗅覚神経細胞の遺伝子発現プロファイルから、嗅覚神経細胞で発現の高い遺伝子を選択し、嗅覚上皮細胞から構築したcDNAライブラリから約200種類獲得した。応答する匂い分子が既知の嗅覚受容体と獲得した遺伝子をHEK293T細胞上で共発現させ、嗅覚受容体の匂い分子応答の変化を調べた。すると、数種のシトクロムP450(CYP)ファミリーを共発現させた際に、一部の嗅覚受容体のリガンド応答性が変化する現象が見られた。さらに、このCYPは培養液中に添加した匂い分子を水酸化することで、異なる分子構造を持つ別の匂い分子に変換していることが明らかとなった。このCYPによる匂い分子の構造変化が、嗅覚受容体のリガンド応答の変化に影響していることが示唆された。一方で、他のクローニングした遺伝子については、嗅覚受容体のリガンド応答には影響しなかったことから、単独で嗅覚受容体のリガンド応答に影響を与える因子はないと考えられたものの、一部は嗅覚神経細胞特異的な遺伝子も含まれていることから、嗅覚受容体のリガンド応答性以外の嗅覚機構に関わっている可能性は残される。また、嗅覚受容体の詳細な発現機能メカニズムを解明するため、出芽酵母を宿主細胞に用いたマウス嗅覚受容体の発現においても、嗅覚受容体アクセサリータンパク質が機能するか調べた。その結果、嗅覚受容体の細胞膜への局在を向上させるReceptor transport proteinが出芽酵母を宿主とした場合においても、嗅覚受容体の細胞膜局在を増やし、匂い分子応答性を向上させた。以上の結果から、嗅覚受容体の特異的なアクセサリータンパク質は宿主細胞によらず機能し、嗅覚受容体の機能発現を向上させることが示唆された。