実験医学:昆虫からヒト・マウスへと展開する 味覚・嗅覚のサイエンス〜受容機構の新知見と受容体ファミリーの進化系譜,行動を誘起するメカニズム
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実験医学 2008年3月号 Vol.26 No.4

昆虫からヒト・マウスへと展開する

味覚・嗅覚のサイエンス

受容機構の新知見と受容体ファミリーの進化系譜,行動を誘起するメカニズム

  • 松波宏明/企画
  • 定価 1,800円+税
  • 2008年02月発行
  • B5判
  • 127ページ
  • ISBN 978-4-7581-0033-5
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味覚・嗅覚・フェロモン・CO2受容など,化学受容研究の現在を幅広くご紹介します.生物種・感覚系ごとの受容機構の新知見から,新規受容体の探索,受容体ファミリーの進化系譜,行動解析への展開まで

《企画者のことば》嗅覚,味覚を通じて,われわれは数万にも及ぶ多様な化学物質を感知する.嗅覚受容体の発見を契機として,この分野は爆発的な進歩を遂げてきた.受容体の実体はほぼ解明され,感覚器官において,匂いと味のコーディングの原理がわかり,最近では,匂いや味情報がどのようにして知覚や行動に結びつくのか,そのしくみの一端がわかりつつある.本特集では,嗅覚と味覚に関する最近の目覚ましい進展を解説する.
目次

特集

昆虫からヒト・マウスへと展開する
味覚・嗅覚のサイエンス
受容機構の新知見と受容体ファミリーの進化系譜,行動を誘起するメカニズム
企画/松波 宏明
概論—嗅覚味覚研究のブレークスルー【松波宏明】
嗅覚,味覚を通じて,われわれは数万にも及ぶ多様な化学物質を感知する.嗅覚受容体の発見を契機として,この分野は爆発的な進歩を遂げてきた.受容体の実体はほぼ解明され,感覚器官において,匂いと味のコーディングの原理がわかり,最近では,匂いや味情報がどのようにして知覚や行動に結びつくのか,そのしくみの一端がわかりつつある.本特集では,嗅覚と味覚に関する最近の目覚ましい進展を解説する.
化学受容体遺伝子ファミリーの進化【新村芳人/根井正利】
脊椎動物の化学受容体として,6種の遺伝子ファミリーが知られている.そのなかの1つの嗅覚受容体(OR)は,脊椎動物最大の遺伝子ファミリーを形成しており,哺乳類ゲノム中には約1,000個ものOR遺伝子が存在する.さまざまな脊椎動物のゲノム配列から網羅的にOR遺伝子を検索し,大規模な分子進化解析を行った.その結果,OR遺伝子ファミリーの進化過程は,非常に多数の遺伝子重複と偽遺伝子化によって特徴づけられることが明らかになった.それぞれの種がもつ化学受容体遺伝子の数は,その生存環境によって大まかに規定されるが,ゲノム浮動によるランダムな変動もかなり大きいと考えられる.
昆虫の化学感覚【宮本徹也】
昆虫の生存や繁殖にとって化学感覚は必須であり,その識別能力はきわめて高い.実際にそれを担う味覚・嗅覚受容体スーパーファミリーには100個以上の遺伝子が含まれており,感覚器や感覚中枢も著しく発達している.驚くべきことに,昆虫と脊椎動物の化学感覚系には受容体の発現様式や感覚ニューロンの投射パターンなど,基本的な構造に多くの共通点がある.昆虫の脳は比較的単純なために単一ニューロンレベルでの解析が可能であり,化学感覚の神経基盤を理解するうえできわめて重要な役割を果たすだろう.
フェロモンと受容体【石井智浩】
フェロモンは同種個体間で放出・受容される化学物質で,生殖行動や社会的行動,あるいは性成熟などに重要な役割を果たす.近年,マウスにおいて多様なフェロモン候補分子や新たなフェロモン受容体候補遺伝子が同定され,フェロモンを介したコミュニケーションにおける第一ステップの主役分子が明らかになりつつある.また,主嗅上皮と鋤鼻器官という2つの嗅覚器官について,「一般的な匂い分子の受容が主嗅上皮,フェロモンの受容が鋤鼻器官」という従来の役割分担の概念が変わりつつあり,主嗅上皮におけるフェロモン受容の役割も注目されはじめている.鋤鼻器官が退化しているヒトにおいても嗅上皮を通してフェロモンを感じているかもしれない .
二酸化炭素受容にかかわる嗅覚サブシステム【Minmin Luo/松波宏明】
嗅球後部のネックレス糸球体に軸索を投射する嗅神経細胞の機能は長らく不明であった.二酸化炭素と水をCO32−とH+に可逆変換する酵素がこのクラスの嗅神経細胞に大量発現されていることがわかり,それをきっかけとして,これらの嗅神経細胞が二酸化炭素を鋭敏に感知することが明らかとなった.
哺乳類の脳が匂いに対する忌避行動を引き起こすメカニズム【小早川令子/小早川 高】
われわれは,脳が匂いに対して情動や行動を引き起こすメカニズムを解明するために,遺伝子操作を応用した新しい実験方法を使って,嗅上皮の背側領域に局在する嗅細胞のみを選択的に除去したマウスをつくり出した.この神経回路の改変マウスでは,腐敗物や天敵の匂いを正常に感知することや,学習すれば忌避反応を示すことができるのに,これらの匂いに対する先天的な忌避反応を全く示さなかった.したがって,哺乳類の匂いに対する忌避行動は,背側の嗅細胞から開始される神経回路によって先天的に引き起こされていることが明らかになった.
ヒト嗅覚受容体の多様性が匂い知覚に及ぼす影響【荘 寒異/松波宏明】
多種多様な匂い物質は,ヒトにおいては約400個の嗅覚受容体のうちのどれかを活性化する.嗅覚受容体の培養細胞を用いたアッセイ系の確立を1つのブレークスルーとして,嗅覚受容体遺伝子の多型が匂いの強さや好ましさなどの匂い知覚にどの程度影響しているのか,理解への第一歩が踏み出された.
脊椎動物における味覚受容の分子基盤【石丸喜朗】
食品には一次機能(栄養機能),二次機能(感覚機能),三次機能(生理調節機能)がある.一方,動物が食物を感知する際の機構は,嗅覚とともに化学感覚に分類される味覚系である.口腔内に取り込まれた食物はまず,舌の上や軟口蓋の味蕾という組織に存在する味覚受容体によって感知される.味覚研究は分子細胞生物学,遺伝学,バイオインフォマティクスなどの手法を用いて,最近10年程で目覚ましい進歩を遂げている.そのなかで,味覚受容体に関しては,甘・苦・酸・塩・うま味の5基本味のうち,現在までに甘・うま味受容体T1Rファミリーと苦味受容体T2Rファミリーが同定され,酸味受容体候補 PKD1L3/PKD2L1が報告されている.

トピックス

Update Review
培養細胞で頻発するクロスコンタミネーションへの警戒【水澤 博/小澤 裕/小原有弘/増井 徹/佐藤元信/岩瀬 秀/深海 薫/西條 薫/中村幸夫】
カレントトピックス
最終分化を終えた網膜水平細胞の増殖による転移性腫瘍形成【味岡逸樹】
シナプス機能と自閉症:ニューロリギン遺伝子変異マウスを用いた自閉症病理の探求【田渕克彦】
ヒト急性骨髄性白血病の抗癌剤抵抗性とニッチ【石川文彦】
News & Hot Paper Digest
微小管プラス端集積因子(+TIPs)の伸長端認識メカニズム
リボソームRNA(rRNA)を合成するRNAポリメラーゼ?の構造と機能
コリプレッサーSMRTは神経幹細胞の分化を抑制している
Genzyme社とIsis社,アンチセンス技術を利用した脂質低下薬で提携
研究者と市民の対話でゲノム科学リテラシーの向上を

連載

クローズアップ実験法
ImageJを用いた組織切片画像の三次元データ化【入江直樹/小松紘司/瀬原淳子】
バイオの法律と倫理指針
第5回 遺伝子組換え実験—カルタヘナ法による規制とはどういうものか【水留正流郎】
医療応用を目指した政策・行政の動向
基礎研究の成果を臨床へ−橋渡し研究の支援−【菱山 豊】
研究者のためのプロフェッショナル根性論
第3回 変化に対する苦痛・恐怖を克服する“Change or Die”【島岡 要】
私の発見体験記 ~成功と失敗のはざまで~
私のprepared mind:ヘムと転写【五十嵐和彦】
ラボレポート−独立編−
シンガポールでラボをもつメリット—Temasek Life Sciences Laboratory【村田麻希】
追悼
M. Judah Folkman博士を偲んで【渋谷正史】

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  • 【本書名】実験医学:昆虫からヒト・マウスへと展開する 味覚・嗅覚のサイエンス〜受容機構の新知見と受容体ファミリーの進化系譜,行動を誘起するメカニズム
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