JP2015105826A - Taste substance evaluation system using a domain other than taste receptor cells - Google Patents

Taste substance evaluation system using a domain other than taste receptor cells Download PDF

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敦子 奥
Atsuko Oku
敦子 奥
恵理子 熊坂
Eriko Kumasaka
恵理子 熊坂
雄二 芦川
Yuji Ashikawa
雄二 芦川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide means for precisely evaluating taste substance in a repeatable manner.SOLUTION: A taste substance evaluation system is a method for evaluating a taste substance or a taste inhibitory substance. The method includes the steps of: a) allowing a specimen to come into contact with a protein complex which includes T1R1 extracellular domain and T1R3 extracellular domain or allowing a specimen to come into contact with a protein complex which includes T1R2 extracellular domain and T1R3 extracellular domain, under the presence of calcium; and b) detecting coupling of the specimen with the protein complex.

Description

本発明は、味覚受容体細胞外ドメインを利用して味物質を評価する方法、そのための試薬、並びに試薬の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating a taste substance using a taste receptor extracellular domain, a reagent therefor, and a method for producing the reagent.

味覚は、物質を口にした時に、特に舌の表面に存在する特異的な受容体と物質が結合することによって生じる感覚である。味覚は、5つの基本味、すなわち、塩味、酸味、甘味、うま味、苦味で構成されており、これらの基本味が統合することによって形成されると考えられている。   Taste is a sensation that occurs when a substance binds to specific receptors present on the surface of the tongue, especially when the substance is put into the mouth. The taste is composed of five basic tastes, that is, salty taste, sour taste, sweet taste, umami taste, and bitter taste, and these basic tastes are considered to be formed by integration.

味物質開発は、これまで呈味性の強い食品素材からの抽出、偶然の発見などしか有効な手段がなく、味物質の評価は、これまでヒトの舌を用いた官能試験に頼っており、効果的な味物質開発を困難にしていた。ヒトによる官能試験に代えて、舌の表面の味蕾に存在する味細胞を単離し、これを用いて風味改善効果を評価することも考えられる。しかし、舌の表面の味蕾に存在する味細胞を単離したものは、培養プレートへの接着が非常に弱く、すぐに死んでしまうため、時間を要する評価には使用することができない。また、樹立された味細胞は存在しないので、上記評価方法は、味細胞の供給および試験の再現性の点で実用的でない。   Taste substance development has so far been effective only through extraction from food materials with strong taste and accidental discovery, and evaluation of taste substances has relied on sensory tests using human tongues until now, It was difficult to develop effective taste substances. Instead of a human sensory test, it is also possible to isolate taste cells present in the taste buds on the surface of the tongue and use them to evaluate the taste-improving effect. However, those that have isolated the taste cells present in the taste buds on the surface of the tongue cannot be used for time-consuming evaluations because they have very weak adhesion to the culture plate and die immediately. In addition, since there are no established taste cells, the evaluation method is not practical in terms of taste cell supply and test reproducibility.

現在のところ、塩味、酸味は、舌の表面の味蕾に存在する味細胞の近位側の細胞膜上に発現するいくつかのイオンチャネル型受容体を介して感知されると言われている。一方、甘味、うま味、苦味については、味細胞に存在する膜タンパク質であるGタンパク質共役型受容体(GPCR)と、それに共役するGタンパク質を介したシグナル伝達によって感知されると考えられており、具体的には、甘味はT1Rファミリーに属するT1R2及びT1R3のヘテロ二量体(甘味受容体)、うま味はT1Rファミリーに属するT1R1及びT1R3のヘテロ二量体(うま味受容体)で受容され、苦味はT2Rファミリーと命名された約30種類の分子(苦味受容体)で受容されることが明らかにされている。   At present, saltiness and sourness are said to be sensed through several ion channel receptors expressed on the cell membrane on the proximal side of taste cells present in the taste buds on the tongue surface. On the other hand, sweet taste, umami taste, and bitter taste are thought to be detected by G protein-coupled receptor (GPCR), which is a membrane protein present in taste cells, and signal transduction via the G protein coupled thereto, Specifically, sweet taste is received by T1R2 and T1R3 heterodimers (sweet receptors) belonging to the T1R family, umami taste is received by T1R1 and T1R3 heterodimers (umami receptors) belonging to the T1R family, and bitterness is It has been shown to be received by about 30 molecules (bitter taste receptors) named the T2R family.

そして、味物質を客観的に同定する方法として、上記受容体を発現させた細胞系を用いるアッセイが報告されている(特許文献1)。しかし細胞を用いるアッセイは、細胞の安定性・再現性などに問題があり、また、細胞膜への吸着や他の細胞膜タンパク質による応答も同時に起こってしまうという問題点があった。また、受容体T1Rファミリーは、これまで受容体全長はもちろん細胞外味認識領域についても機能状態を保持した試料調製が困難であり、分子レベルの解析は十分にされていなかった。   As a method for objectively identifying a taste substance, an assay using a cell line expressing the receptor has been reported (Patent Document 1). However, the assay using cells has a problem in stability and reproducibility of cells, and also has a problem that adsorption to the cell membrane and response by other cell membrane proteins also occur simultaneously. In addition, it has been difficult to prepare a sample that retains the functional state of the receptor taste recognition region as well as the full length of the receptor, and the analysis at the molecular level has not been sufficiently performed so far.

特開2005−500318号公報JP 2005-500318 A

本発明は、再現性よく正確に味物質を評価するための手段を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the means for evaluating a taste substance accurately with sufficient reproducibility.

本発明者らは、カルシウムイオンを共存させることにより、味覚受容体の細胞外ドメインを、機能単位であるヘテロ二量体の形で精製できること、このヘテロ二量体を用いて、再現性よく正確に味物質及び味阻害物質を評価できることを見出した。   The present inventors have made it possible to purify the extracellular domain of a taste receptor in the form of a heterodimer, which is a functional unit, by coexisting calcium ions. It was found that taste substances and taste inhibitory substances can be evaluated.

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)味物質又は味阻害物質を評価する方法であって、
a)カルシウムイオンの存在下、T1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体と被検物質とを接触させるか、又はT1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体と被検物質とを接触させる工程、及び
b)被検物質のタンパク質複合体への結合を検出する工程、
を含む前記方法。
(2)工程b)において、被検物質のタンパク質複合体への結合による、タンパク質複合体の構造変化を検出する、(1)に記載の方法。
(3)細胞外ドメインが蛍光標識されており、タンパク質複合体の構造変化をFRET解析により検出する、(2)に記載の方法。
(4)以下のa)及びb)を水性溶媒中に含む、味物質又は味阻害物質を評価するための試薬:
a)カルシウムイオン、
b)T1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体、又はT1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体。
(5)水性溶媒中のカルシウムイオン濃度が0.1〜100mMである、(4)に記載の試薬。
(6)味物質又は味阻害物質を評価するための試薬の製造方法であって、
a)T1R1の細胞外ドメインをコードする遺伝子及びT1R3の細胞外ドメインをコードする遺伝子、又はT1R2の細胞外ドメインをコードする遺伝子及びT1R3の細胞外ドメインをコードする遺伝子を宿主細胞において発現させる工程、
b)培養物からT1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメイン、又はT1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含む画分を得る工程、及び
c)画分にカルシウムイオンを加え、固液分離し、液体画分からタンパク質を回収する工程、
を含む、前記方法。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) A method for evaluating a taste substance or taste inhibitor,
a) contacting a test substance with a protein complex containing the extracellular domain of T1R1 and the extracellular domain of T1R3 in the presence of calcium ions, or a protein complex containing the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3 A step of contacting the body with a test substance, and b) detecting a binding of the test substance to the protein complex,
Including said method.
(2) The method according to (1), wherein in step b), a structural change of the protein complex due to binding of the test substance to the protein complex is detected.
(3) The method according to (2), wherein the extracellular domain is fluorescently labeled, and the structural change of the protein complex is detected by FRET analysis.
(4) Reagent for evaluating a taste substance or taste inhibitory substance containing the following a) and b) in an aqueous solvent:
a) calcium ions,
b) A protein complex comprising the extracellular domain of T1R1 and the extracellular domain of T1R3, or a protein complex comprising the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3.
(5) The reagent according to (4), wherein the calcium ion concentration in the aqueous solvent is 0.1 to 100 mM.
(6) A method for producing a reagent for evaluating a taste substance or taste inhibitor,
a) expressing in a host cell a gene encoding the extracellular domain of T1R1 and a gene encoding the extracellular domain of T1R3, or a gene encoding the extracellular domain of T1R2 and a gene encoding the extracellular domain of T1R3;
b) obtaining a fraction containing the extracellular domain of T1R1 and the extracellular domain of T1R3 or the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3 from the culture; and c) adding calcium ions to the fraction, Separating and recovering the protein from the liquid fraction,
Said method.

本発明により、味覚受容体の細胞外ドメインを、機能単位であるヘテロ二量体の形で精製でき、このヘテロ二量体を用いて、再現性よく正確に味物質又は味阻害物質を評価することが可能になる。   According to the present invention, the extracellular domain of a taste receptor can be purified in the form of a heterodimer that is a functional unit, and a taste substance or taste inhibitory substance is evaluated accurately and reproducibly using this heterodimer. It becomes possible.

図1は、FRET解析で得られた滴定曲線を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing a titration curve obtained by FRET analysis.

本発明者らは、T1Rファミリーに属する味覚受容体の細胞外ドメインを機能単位であるヘテロ二量体の形で取得することに初めて成功した。そして、味覚受容体が、リガンドとしての味物質が結合していない状態では極めて不安定であったところ、カルシウムイオンを共存させることにより、味物質が存在しない条件下でも安定に保持できることを見いだし、味物質存在下/非存在下においてタンパク質試料を調製することに成功した。したがって、味覚受容体について精製タンパク質試料を用いた物理化学的な味物質結合解析が初めて可能となった。   The present inventors have succeeded for the first time in obtaining the extracellular domain of a taste receptor belonging to the T1R family in the form of a heterodimer that is a functional unit. And, when the taste receptor was extremely unstable in the state where the taste substance as a ligand was not bound, it was found that by coexisting calcium ions, it can be stably maintained even in the absence of the taste substance, A protein sample was successfully prepared in the presence / absence of a tastant. Therefore, physicochemical taste substance binding analysis using a purified protein sample for the taste receptor has become possible for the first time.

さらに、この味物質結合によるFRETシグナル変化が味物質結合解析系として利用できると着想し、受容体応答が見られた味物質について結合解析を行った結果、カロリメトリーを含めた他の生体分子間相互作用解析の手法では原理上測定不可能な親和性の弱い味物質についても、親和性を解析し結合定数を決定することに成功した。   Furthermore, as a result of the binding analysis on the taste substance in which the receptor response was observed, it was conceived that the FRET signal change due to this taste substance binding can be used as a taste substance binding analysis system. We have succeeded in analyzing the affinity and determining the binding constants even for taste substances with weak affinity that cannot be measured in principle by the method of action analysis.

味細胞は、組織化されて舌の味蕾を形成する細胞群のうちの1種であり、例えば、葉状、茸状及び有郭乳頭などの舌乳頭に存在する。味細胞は、口蓋並びに食道及び胃のような組織にも認められる。味覚受容体である甘味受容体及びうま味受容体は、味細胞に存在する膜タンパク質で、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)ファミリーに属する。これらの受容体は、T1Rファミリーに属する3種類のタンパク質(T1R1、T1R2、T1R3)がヘテロ二量体を構成して機能しており、T1R1/T1R3ヘテロ二量体がうま味受容を、T1R2/T1R3ヘテロ二量体が甘味受容を担っている。   Taste cells are one of a group of cells that are organized to form the taste buds of the tongue, and are present, for example, in the lingual papillae, such as the leaf-like, cocoon-shaped, and circumvallate papilla. Taste cells are also found in tissues such as the palate and esophagus and stomach. Sweet taste receptors and umami receptors, which are taste receptors, are membrane proteins present in taste cells and belong to the G protein-coupled receptor (GPCR) family. In these receptors, three types of proteins belonging to the T1R family (T1R1, T1R2, and T1R3) function as heterodimers, and T1R1 / T1R3 heterodimers function as umami receptors and T1R2 / T1R3. Heterodimers are responsible for sweetness acceptance.

GPCRは、通常7箇所の膜貫通領域及び対応する膜貫通ドメインを持ち、種類に応じてN末端ドメイン、細胞外ドメイン、細胞質ドメイン、並びにC末端ドメインを有するものが存在する。これらのドメインは、疎水性及び親水性ドメインを同定する配列分析プログラムのような当業者に周知の方法を用いて構造的に同定することができる。   GPCRs usually have 7 transmembrane regions and corresponding transmembrane domains, and some have N-terminal domain, extracellular domain, cytoplasmic domain, and C-terminal domain depending on the type. These domains can be structurally identified using methods well known to those skilled in the art, such as sequence analysis programs that identify hydrophobic and hydrophilic domains.

細胞外ドメインは、細胞膜から突き出ていて、細胞外に露出しているT1Rタンパク質のドメインを指す。そのようなドメインは、これもまた細胞外に露出しているN末端ドメインを含んでもよい。また細胞外ドメインは、多くの味物質、特にうま味物質及び甘味物質の、結合及び認識部位となっている。   The extracellular domain refers to the domain of the T1R protein that protrudes from the cell membrane and is exposed outside the cell. Such a domain may include an N-terminal domain that is also exposed extracellularly. The extracellular domain also serves as a binding and recognition site for many taste substances, particularly umami and sweet substances.

本発明は、味覚受容体であるT1Rファミリーに属する味覚受容体の細胞外ドメインを、機能単位であるヘテロ二量体の形で用いることを特徴とする。T1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体(以下、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体と称する場合がある)は、うま味受容体として機能し、例えば、T1R1の細胞外ドメインをコードする遺伝子及びT1R3の細胞外ドメインをコードする遺伝子を宿主細胞に導入し、得られた細胞の培養物から目的のタンパク質複合体を精製することにより製造することができる。T1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体(以下、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体と称する場合がある)は、甘味受容体として機能し、例えば、T1R2の細胞外ドメインをコードする遺伝子及びT1R3の細胞外ドメインをコードする遺伝子を宿主細胞に導入し、遺伝子導入された細胞の培養物から目的のタンパク質複合体を精製することにより製造することができる。以下、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体及びT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体を合わせて、細胞外ドメイン複合体またはタンパク質複合体と称する場合がある。また、一旦そのアミノ酸配列が決定されたタンパク質又はタンパク質複合体については、その配列を元に、当業者に公知の手法、例えば、アミノ酸1つ1つを化学的に重合してポリペプチドを合成する方法(ペプチド合成法)に従って調製することもできる。   The present invention is characterized in that the extracellular domain of a taste receptor belonging to the T1R family that is a taste receptor is used in the form of a heterodimer that is a functional unit. A protein complex including the extracellular domain of T1R1 and the extracellular domain of T1R3 (hereinafter sometimes referred to as a T1R1 / T1R3 extracellular domain complex) functions as an umami receptor, for example, the extracellular domain of T1R1 It can be produced by introducing a gene encoding and a gene encoding the extracellular domain of T1R3 into a host cell, and purifying the protein complex of interest from the obtained cell culture. A protein complex containing the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3 (hereinafter sometimes referred to as T1R2 / T1R3 extracellular domain complex) functions as a sweet taste receptor, for example, the extracellular domain of T1R2 It can be produced by introducing the gene to be encoded and the gene encoding the extracellular domain of T1R3 into a host cell, and purifying the protein complex of interest from the culture of the gene-introduced cell. Hereinafter, the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex and the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex may be collectively referred to as an extracellular domain complex or a protein complex. In addition, for a protein or protein complex whose amino acid sequence has been determined, a polypeptide known by a method known to those skilled in the art, such as chemically polymerizing each amino acid, is synthesized based on the sequence. It can also be prepared according to a method (peptide synthesis method).

T1R1、T1R2及びT1R3、並びにそれらの細胞外ドメインのアミノ酸配列及びそれらをコードする遺伝子の塩基配列は公共のデータベース(GenBank、EMBL、DDBJ)より入手可能である。配列が未知の生物に由来する遺伝子は、既知の配列情報を利用し、クローニングにより取得することができる。所望の遺伝子をクローニングにより取得する方法は、分子生物学の分野において周知である。例えば、遺伝子配列が既知の場合、制限エンドヌクレアーゼ消化により適したゲノムライブラリを作り、所望の遺伝子配列に相補的なプローブを用いてスクリーニングすることができる。配列が単離されたら、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)のような標準的増幅法を用いてDNAを増幅し、形質転換(遺伝子導入)に適した量のDNAを得ることができる。遺伝子のクローニングに用いるゲノムライブラリの作製、ハイブリダイゼーション、PCR、プラスミドDNAの調製、DNAの切断及び連結、形質転換等の方法は、例えば、Molecular Cloning:A Laboratory Manual 第3版(Sambrook&Russell,Cold Spring Harbor Laboratory Press,2001)に記載されている。あるいは、目的タンパク質を発現する細胞または組織から調製したRNAを鋳型とした逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)によりcDNAを得てもよい。   The amino acid sequences of T1R1, T1R2 and T1R3, and their extracellular domains, and the base sequences of the genes encoding them are available from public databases (GenBank, EMBL, DDBJ). Genes derived from organisms with unknown sequences can be obtained by cloning using known sequence information. A method for obtaining a desired gene by cloning is well known in the field of molecular biology. For example, if the gene sequence is known, a suitable genomic library can be created by restriction endonuclease digestion and screened using a probe complementary to the desired gene sequence. Once the sequence is isolated, the DNA can be amplified using standard amplification methods such as polymerase chain reaction (PCR) to obtain an amount of DNA suitable for transformation (gene transfer). For example, Molecular Cloning: A Laboratory Manual 3rd Edition (Sambrook & Russell, Cold Spring Harbor) Laboratory Press, 2001). Alternatively, cDNA may be obtained by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) using RNA prepared from cells or tissues expressing the target protein as a template.

T1R1、T1R2及びT1R3としては、特に制限されないが、哺乳類、例えば、ヒト及びサルを含む霊長類、げっ歯類、ブタ、サル、イヌ及びネコ、並びに非哺乳類、例えば、魚類、両生類、爬虫類、鳥類に由来するものを使用できる。   T1R1, T1R2 and T1R3 are not particularly limited, but mammals such as primates including humans and monkeys, rodents, pigs, monkeys, dogs and cats, and non-mammals such as fish, amphibians, reptiles, birds Those derived from can be used.

T1R1、T1R2及びT1R3の具体例を、以下にそのアクセッション番号とともに示す。ヒトT1R1(アミノ酸配列:DAA000012、塩基配列:BK000153)、ヒトT1R2(アミノ酸配列:DAA000019、塩基配列:BK000151)、ヒトT1R3(アミノ酸配列:DAA000013、塩基配列:BK000152)、メダカT1R1(アミノ酸配列:BAE78481、塩基配列:AB200905)、メダカT1R2a(アミノ酸配列:BAE78482.2、塩基配列:AB200906)、メダカT1R3(アミノ酸配列:BAE78485.1、塩基配列:AB200909)。   Specific examples of T1R1, T1R2 and T1R3 are shown below together with their accession numbers. Human T1R1 (amino acid sequence: DAA000012, base sequence: BK000153), human T1R2 (amino acid sequence: DAA00000019, base sequence: BK000151), human T1R3 (amino acid sequence: DAA000001, base sequence: BK000152), medaka T1R1 (amino acid sequence: BAE78481, Base sequence: AB200905), medaka T1R2a (amino acid sequence: BAE788482.2, base sequence: AB200906), medaka T1R3 (amino acid sequence: BAE784485.1, base sequence: AB200909).

上記T1R1、T1R2及びT1R3、並びにその細胞外ドメインと機能的に同等のタンパク質も本発明において使用することができる。例えば、上記特定のアミノ酸配列を有するT1R1又はその細胞外ドメインと機能的に同等のタンパク質としては、その特定のアミノ酸配列と70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上の相同性又は同一性を有するアミノ酸配列からなり、T1R1又はその細胞外ドメインの活性を有するタンパク質、並びにその特定のアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加されたアミノ酸配列からなり、T1R1又はその細胞外ドメインの活性を有するタンパク質が挙げられる。T1R2及びT1R3、並びにその細胞外ドメインについても同様である。   Proteins functionally equivalent to the above T1R1, T1R2 and T1R3, and their extracellular domains can also be used in the present invention. For example, T1R1 having the above-mentioned specific amino acid sequence or a protein functionally equivalent to its extracellular domain is 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and more preferably the specific amino acid sequence. Consists of an amino acid sequence having a homology or identity of 95% or more, most preferably 99% or more, a protein having the activity of T1R1 or its extracellular domain, and one or several amino acids in its specific amino acid sequence Is a protein having an amino acid sequence deleted, substituted, inserted or added, and having the activity of T1R1 or its extracellular domain. The same applies to T1R2 and T1R3 and their extracellular domains.

上記におけるアミノ酸の置換は保存的置換であることが好ましい。アミノ酸の保存的置換の例としては、グリシン(Gly)とプロリン(Pro)、グリシンとアラニン(Ala)又はバリン(Val)、ロイシン(Leu)とイソロイシン(Ile)、グルタミン酸(Glu)とグルタミン(Gln)、アスパラギン酸(Asp)とアスパラギン(Asn)、システイン(Cys)とスレオニン(Thr)、スレオニンとセリン(Ser)又はアラニン、リジン(Lys)とアルギニン(Arg)等のアミノ酸の間での置換が知られている。また、複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入又は付加される場合、欠失、置換、挿入又は付加されるアミノ酸の数は、通常2〜10個、好ましくは2〜5個、より好ましくは2〜3個である。   The amino acid substitution in the above is preferably a conservative substitution. Examples of amino acid conservative substitutions include glycine (Gly) and proline (Pro), glycine and alanine (Ala) or valine (Val), leucine (Leu) and isoleucine (Ile), glutamic acid (Glu) and glutamine (Gln) ), Aspartic acid (Asp) and asparagine (Asn), cysteine (Cys) and threonine (Thr), threonine and serine (Ser) or alanine, lysine (Lys) and arginine (Arg). Are known. When a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted or added, the number of amino acids to be deleted, substituted, inserted or added is usually 2 to 10, preferably 2 to 5, more preferably Two to three.

上記T1R1、T1R2及びT1R3、並びにその細胞外ドメインをコードする遺伝子と機能的に同等の遺伝子も本発明において使用することができる。遺伝子には、核酸が包含され、核酸には、一本鎖及び二本鎖のDNA(cDNAを含む)及びRNA(mRNAを含む)が包含される。例えば、上記特定の塩基配列を有するT1R1又はその細胞外ドメインをコードする遺伝子と機能的に同等の遺伝子としては、その特定の塩基配列と70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上の相同性又は同一性を有する塩基配列からなり、T1R1又はその細胞外ドメインの活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げられる。T1R2及びT1R3、並びにその細胞外ドメインをコードする遺伝子についても同様である。   Genes functionally equivalent to the genes encoding the T1R1, T1R2 and T1R3 and the extracellular domain thereof can also be used in the present invention. Genes include nucleic acids, which include single and double stranded DNA (including cDNA) and RNA (including mRNA). For example, as a gene functionally equivalent to the gene encoding T1R1 having the specific base sequence or its extracellular domain, the specific base sequence and 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% As mentioned above, a gene encoding a protein consisting of a base sequence having homology or identity of 95% or more, most preferably 99% or more, and having activity of T1R1 or its extracellular domain can be mentioned. The same applies to the genes encoding T1R2 and T1R3 and their extracellular domains.

また、機能的に同等の遺伝子には、特定の塩基配列についての、保存的に修飾されたその変異体(例えば、同義性コドン置換)及び相補的配列も含まれる。具体的には、同義性コドン置換は、例えば、1つ又は複数の選択されるコドンの第3の位置が混合塩基及び/又はデオキシイノシン残基で置換されている配列を発生させることにより達成することができる。特定の塩基配列に関しては、保存的に修飾された変異体は、同じ又は本質的に同じアミノ酸配列をコードする核酸を指す。   Functionally equivalent genes also include conservatively modified variants (eg, synonymous codon substitutions) and complementary sequences for a particular base sequence. Specifically, synonymous codon substitution is accomplished, for example, by generating a sequence in which the third position of one or more selected codons is replaced with a mixed base and / or deoxyinosine residue. be able to. With respect to a particular base sequence, a conservatively modified variant refers to a nucleic acid that encodes the same or essentially the same amino acid sequence.

本発明で用いるT1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体を産生する細胞(例えば、形質転換体)は、T1R1の細胞外ドメインをコードする遺伝子及びT1R3の細胞外ドメインをコードする遺伝子を宿主細胞に、一緒に又は別々に、導入することにより作製できる。すなわち、遺伝子の導入は、上記2つの遺伝子を含むベクターを作製して宿主細胞に導入することにより、又は各遺伝子を含むベクターをそれぞれ作製して宿主細胞に導入することにより実施できる。遺伝子の導入は、相同組換えにより実施してもよい。2つの遺伝子を別の宿主細胞に導入してもよいが、タンパク質複合体を安定に製造する観点から、2つの遺伝子は、同じ宿主細胞に導入することが好ましい。得られる細胞を培地に培養し、その培養物からT1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体を含む画分を得、この画分からカルシウムイオンの存在下で精製して採取する方法が好ましく用いられる。あるいは、T1R1の細胞外ドメインをコードする遺伝子及びT1R3の細胞外ドメインをコードする遺伝子を無細胞タンパク質合成系で発現させることにより、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体を製造することもできる。T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体を産生する細胞についても同様である。   A cell producing a T1R1 / T1R3 extracellular domain complex used in the present invention (for example, a transformant) is prepared by combining a gene encoding the extracellular domain of T1R1 and a gene encoding the extracellular domain of T1R3 together with a host cell. Or separately. That is, the gene can be introduced by preparing a vector containing the above two genes and introducing it into a host cell, or by preparing a vector containing each gene and introducing it into a host cell. The gene introduction may be performed by homologous recombination. Although two genes may be introduced into different host cells, it is preferable to introduce the two genes into the same host cell from the viewpoint of stably producing a protein complex. A method is preferably used in which the obtained cells are cultured in a medium, a fraction containing the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex is obtained from the culture, and the fraction is purified and collected from this fraction in the presence of calcium ions. Alternatively, the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex can be produced by expressing a gene encoding the extracellular domain of T1R1 and a gene encoding the extracellular domain of T1R3 in a cell-free protein synthesis system. The same applies to cells producing the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex.

遺伝子を導入する宿主の種類は限定されず、細菌、真菌、各種の酵母などの単細胞真核生物、又は動物若しくは植物の生細胞を任意に選択できる。宿主の具体例としては、例えば、大腸菌等のEscherichia属、Bacillus subtilis等のBacillus属に属する細菌等が挙げられる。この他に、Saccharomyces cerevisiae、Schizosaccharomyces pombe等の酵母、COS細胞、CHO細胞等の動物細胞、S2、Sf9、Sf21等の昆虫細胞を用いることもできる。   The type of host into which the gene is introduced is not limited, and unicellular eukaryotes such as bacteria, fungi and various yeasts, or live cells of animals or plants can be arbitrarily selected. Specific examples of the host include bacteria belonging to the genus Escherichia such as Escherichia coli and the genus Bacillus such as Bacillus subtilis. In addition, yeasts such as Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe, animal cells such as COS cells and CHO cells, and insect cells such as S2, Sf9, and Sf21 can also be used.

遺伝子導入のために遺伝子を連結するベクターとしては、宿主細胞に遺伝子を導入するために使用可能なものであれば特に限定されず、例えば、プラスミド、ファージ及びコスミド等が挙げられる。プラスミドとしては、大腸菌のプラスミド(例えば、pET21a(+)、pET32a(+)、pET39b(+)、pET40b(+)、pET43.1a(+)、pET44a(+)、pKK223−3、pGEX4T、pUC118、pUC119、pUC18、pUC19等)、枯草菌由来のプラスミド(例えば、pUB110、pTP5等)、酵母由来のプラスミド(例えば、YEp13、YEp24、YCp50等)、また酵母でもPichia pastoris用のプラスミド(例えば、pPICZ、pPICZα、pHIL−D2、pPIC3.5、pHIL−S1、pPIC9、pPIC9K、pPIC6、pGAPZ、pPIC9K、pPIC3.5K、pAO815、pFLD、pJL−IX、pJL−SX等)、pAcベクターなどが挙げられる。また、クローニング、シークエンス確認用にpCR4−TOPO(商標登録)などの市販のクローニングベクターを用いてもよい。   The vector for linking genes for gene introduction is not particularly limited as long as it can be used for introducing genes into host cells, and examples thereof include plasmids, phages and cosmids. Examples of the plasmid include E. coli plasmids (for example, pET21a (+), pET32a (+), pET39b (+), pET40b (+), pET43.1a (+), pET44a (+), pKK223-3, pGEX4T, pUC118, pUC119, pUC18, pUC19, etc.), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, etc.), plasmids derived from yeast (eg, YEp13, YEp24, YCp50, etc.), and plasmids for Pichia pastoris (eg, pPICZ, pPICZα, pHIL-D2, pPIC3.5, pHIL-S1, pPIC9, pPIC9K, pPIC6, pGAPZ, pPIC9K, pPIC3.5K, pAO815, pFLD, pJL-IX, pJL-SX, etc.) pAc vector etc. are mentioned. In addition, a commercially available cloning vector such as pCR4-TOPO (registered trademark) may be used for cloning and sequence confirmation.

相同組換えによる遺伝子導入では、プラスミドを用いることなく、PCR等によって、遺伝子配列の両末端相同組換え部位の遺伝子配列と導入遺伝子配列を含む線状の遺伝子配列を合成したものを用いることができる。この線状遺伝子は配列の両末端に宿主ゲノム上の遺伝子と相同配列を有し、本相同配列を介して宿主染色体中へ導入される。   In gene introduction by homologous recombination, a gene obtained by synthesizing the gene sequence of the gene sequence at both ends of the gene sequence and the linear gene sequence including the introduced gene sequence by PCR or the like can be used without using a plasmid. . This linear gene has a homologous sequence with the gene on the host genome at both ends of the sequence, and is introduced into the host chromosome via this homologous sequence.

上記ベクターにおいては、挿入した遺伝子が確実に発現されるようにするため、該遺伝子の上流に適当なプロモーターを連結する。使用するプロモーターは、宿主に応じて当業者が適宜選択すればよい。構成的プロモーターや発現誘導型プロモーターを用いてもよい。構成的プロモーターは、宿主細胞内外の刺激と関係なく一定のレベルで構造遺伝子を発現せしめるプロモーターをいう。構成的プロモーターの例としては、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、RNAポリメラーゼ遺伝子、DNAジャイレース遺伝子、5s rRNA遺伝子、16s rRNA遺伝子、及び23s rRNA遺伝子等のプロモーター、並びにPGKなどが挙げられるが、これらに限定されない。   In the above vector, in order to ensure that the inserted gene is expressed, an appropriate promoter is linked upstream of the gene. The promoter to be used may be appropriately selected by those skilled in the art depending on the host. A constitutive promoter or expression-inducible promoter may be used. A constitutive promoter refers to a promoter that allows a structural gene to be expressed at a certain level regardless of stimulation inside or outside the host cell. Examples of the constitutive promoter include promoters such as glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene, RNA polymerase gene, DNA gyrase gene, 5s rRNA gene, 16s rRNA gene, and 23s rRNA gene, and PGK. However, it is not limited to these.

発現誘導型プロモーターは、外的要因、例えば、薬剤、強光、UV、傷害、高温、低温、塩等の刺激によって、その下流に連結された遺伝子の発現を誘導し得るプロモーターを意味する。誘導型プロモーターの例としては、T7プロモーター、Tacプロモーター、Lacプロモーター、Trpプロモーター、λ−PLプロモーター、などが挙げられるが、これらに限定されない。   The expression-inducible promoter means a promoter that can induce the expression of a gene linked downstream by an external factor such as a drug, strong light, UV, injury, high temperature, low temperature, salt, or the like. Examples of inducible promoters include, but are not limited to, T7 promoter, Tac promoter, Lac promoter, Trp promoter, λ-PL promoter, and the like.

ベクターには、プロモーター及び目的の遺伝子に加えて、所望によりエンハンサーなどのシスエレメント、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、選択マーカー、リボソーム結合配列(SD配列)などが連結されていてもよい。また、導入する遺伝子配列は、選択マーカーを含んでいてもよい。選択マーカーは目的遺伝子が宿主へ導入された組換え株を選抜するのに用いることができる。選択マーカーの例としては、ホルムアルデヒド耐性マーカー、カナマイシン、アンピシリン、テトラサイクリン、クロラムフェニコールなどの薬剤耐性マーカー、ロイシン、ヒスチジン、リジン、メチオニン、アルギニン、トリプトファン、ウラシルなどの栄養要求性マーカーが挙げられるがこれに限定されない。   In addition to the promoter and the gene of interest, a cis element such as an enhancer, a splicing signal, a poly A addition signal, a selection marker, a ribosome binding sequence (SD sequence), and the like may be linked to the vector, if desired. Further, the gene sequence to be introduced may contain a selection marker. A selectable marker can be used to select a recombinant strain into which a target gene has been introduced into a host. Examples of selectable markers include formaldehyde resistance markers, drug resistance markers such as kanamycin, ampicillin, tetracycline, chloramphenicol, and auxotrophic markers such as leucine, histidine, lysine, methionine, arginine, tryptophan, and uracil. It is not limited to this.

遺伝子を連結させるには、公知のDNAリガーゼを用いる。好ましくは市販のライゲーションキット、例えばLigation high(東洋紡株式会社製)を用いて、規定の条件にてライゲーション反応を行うことにより組換えベクターを得ることができる。また、これらのベクターを、必要であればボイル法、アルカリSDS法、磁性ビーズ法及びそれらの原理を使用した市販されているキット等により精製し、さらにエタノール沈殿法、ポリエチレングリコール沈殿法などの濃縮手段により濃縮することができる。   In order to link the genes, a known DNA ligase is used. Preferably, a recombinant vector can be obtained by performing a ligation reaction under defined conditions using a commercially available ligation kit such as Ligation high (Toyobo Co., Ltd.). If necessary, these vectors are purified by a boil method, an alkaline SDS method, a magnetic bead method and a commercially available kit using these principles, and further concentrated by an ethanol precipitation method, a polyethylene glycol precipitation method, or the like. It can be concentrated by means.

遺伝子の導入方法としては、特に制限されないが、例えば、電気パルス法、カルシウムイオンを用いる方法、プロトプラスト法、エレクトロポレーション法等を挙げることができる。   The gene introduction method is not particularly limited, and examples thereof include an electric pulse method, a method using calcium ions, a protoplast method, and an electroporation method.

相同組換えによってゲノム上の任意の位置に目的遺伝子を挿入する方法は、ゲノム上の配列と相同な配列に目的遺伝子をプロモーターとともに挿入し、このDNA断片をエレクトロポレーションによって細胞内に導入して相同組換えを起こさせることにより実施できる。ゲノムへの導入の際には目的遺伝子と選択マーカー遺伝子を連結したDNA断片を用いると容易に相同組換えが起こった株を選抜することができる。また、薬剤耐性遺伝子と特定の条件下で致死的になる遺伝子を連結した遺伝子をゲノム上に上記の方法で相同組換えによって挿入し、その後、薬剤耐性遺伝子と特定の条件下で致死的になる遺伝子を置き換える形で目的遺伝子を、相同組換えを利用して導入することもできる。   In the method of inserting a target gene at an arbitrary position on the genome by homologous recombination, the target gene is inserted into a sequence homologous to the sequence on the genome together with a promoter, and this DNA fragment is introduced into the cell by electroporation. It can be carried out by causing homologous recombination. At the time of introduction into the genome, a strain in which homologous recombination has occurred can be easily selected by using a DNA fragment in which a target gene and a selection marker gene are linked. In addition, a gene linked to a drug resistance gene and a gene that becomes lethal under specific conditions is inserted into the genome by homologous recombination by the above method, and then becomes lethal under specific conditions with the drug resistance gene. The target gene can also be introduced using homologous recombination in the form of replacing the gene.

得られた遺伝子導入細胞を培養する培地は、炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、遺伝子導入細胞の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。   The medium for culturing the resulting transgenic cells contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc., and any medium can be used as long as it can efficiently culture the transgenic cells. May be used.

炭素源としては、例えば、グルコースなどの糖類、グリセリンなどのポリオール類、エタノールなどのアルコール類、又はピルビン酸、コハク酸もしくはクエン酸等の有機酸類を使用することができる。また、窒素源としては、例えば、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分解物、大豆粕アルカリ抽出物、メチルアミンなどのアルキルアミン類、又はアンモニアもしくはその塩などを使用することができる。その他、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カルシウム、カリウム、鉄、マンガン、亜鉛などの塩類、特定のアミノ酸、特定のビタミン、消泡剤なども必要に応じて使用してもよい。また、導入したプロモーターに応じた遺伝子発現誘導剤を必要に応じて培地に添加してもよい。   As the carbon source, for example, sugars such as glucose, polyols such as glycerin, alcohols such as ethanol, or organic acids such as pyruvic acid, succinic acid or citric acid can be used. Moreover, as a nitrogen source, for example, peptone, meat extract, yeast extract, casein hydrolyzate, soybean koji alkali extract, alkylamines such as methylamine, ammonia or a salt thereof, and the like can be used. In addition, salts such as phosphate, carbonate, sulfate, magnesium, calcium, potassium, iron, manganese, zinc, a specific amino acid, a specific vitamin, an antifoaming agent, and the like may be used as necessary. Moreover, you may add the gene expression inducer according to the introduce | transduced promoter to a culture medium as needed.

培養は、通常、振盪培養又は通気攪拌培養などの好気的条件下、好ましくは0〜40℃、より好ましくは10〜37℃、特に好ましくは15〜37℃で行う。培養期間中、培地のpHはタンパク質複合体の活性が損なわれない範囲で適宜変更することができるが、好ましくはpH3〜9程度の範囲である。pHの調整は、無機又は有機酸、アルカリ溶液等を用いて行う。培養中は必要に応じてアンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。   The culture is usually performed under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and agitation culture, preferably at 0 to 40 ° C, more preferably at 10 to 37 ° C, and particularly preferably at 15 to 37 ° C. During the culture period, the pH of the medium can be appropriately changed within the range in which the activity of the protein complex is not impaired, but is preferably in the range of about pH 3-9. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, or the like. During culture, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium as necessary.

培養物またはその画分(培養液、培養上清、培養細胞、細胞の破砕物などが包含される)からの目的タンパク質の精製は、イオン交換樹脂法、沈澱法、晶析法、再結晶法、濃縮法その他の方法を組み合わせることにより実施できる。タンパク質複合体が細胞内に生産される場合には、通常知られている方法、例えば、細胞を機械的方法、リゾチームなどを用いた酵素的方法又は界面活性剤などを用いた化学的処理によって破壊することが好ましい。また、タンパク質複合体が細胞外に生産される場合には、培養液をそのまま使用するか、遠心分離等により菌体を除去する。   Purification of the target protein from the culture or its fractions (including culture fluids, culture supernatants, cultured cells, cell disruptions, etc.) is performed by ion exchange resin method, precipitation method, crystallization method, recrystallization method. It can be carried out by combining the concentration method and other methods. When a protein complex is produced in a cell, the cell is destroyed by a generally known method, for example, a mechanical method, an enzymatic method using lysozyme, or a chemical treatment using a surfactant. It is preferable to do. When the protein complex is produced outside the cells, the culture solution is used as it is or the cells are removed by centrifugation or the like.

本発明者らは、培養物からのタンパク質複合体の精製工程において、培養物にカルシウムイオンを加えることにより、より具体的には、カルシウムイオンを加えて固液分離し、液体画分からタンパク質を回収することにより、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体又はT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体を効率的かつ安定に取得できることを見出した。   In the purification process of the protein complex from the culture, the present inventors added calcium ions to the culture, more specifically, added calcium ions to separate the solid and liquid, and recovered the protein from the liquid fraction. Thus, it was found that the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex or the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex can be obtained efficiently and stably.

カルシウムイオンは、例えばカルシウム塩として加えることができる。カルシウム塩としては、特に制限されないが、水溶性カルシウム塩が好ましく用いられる。水溶性カルシウム塩としては、塩化カルシウム、硝酸カルシウムなどの無機酸カルシウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウムなどの有機酸カルシウムが挙げられる。精製時に共存させるカルシウムイオンの濃度は、適宜調整されるが、例えば5〜200mM、好ましくは10〜100mM、より好ましくは20〜50mM、さらに好ましくは30〜40mMとなるように調整することが好ましい。   Calcium ions can be added, for example, as a calcium salt. The calcium salt is not particularly limited, but a water-soluble calcium salt is preferably used. Examples of the water-soluble calcium salt include inorganic acid calcium such as calcium chloride and calcium nitrate, and organic acid calcium such as calcium formate, calcium acetate, and calcium propionate. The concentration of calcium ions coexisting at the time of purification is appropriately adjusted, but it is preferably adjusted to be, for example, 5 to 200 mM, preferably 10 to 100 mM, more preferably 20 to 50 mM, and further preferably 30 to 40 mM.

T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体の製造において、T1R1細胞外ドメインとT1R3細胞外ドメインを、これらをコードする遺伝子を導入した細胞で発現させる場合、T1R1細胞外ドメインあるいはT1R3細胞外ドメインのいずれかが過剰に発現し、複合体を形成しないT1R1細胞外ドメインあるいはT1R3細胞外ドメインがT1R1/T1R3細胞外ドメインの形成及び精製を阻害する場合がある。カルシウムイオンを共存させて過剰なT1R1細胞外ドメインあるいはT1R3細胞外ドメインを沈殿させて取り除くことにより、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体を効果的に精製し回収することができる。また、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体は、不安定であり、機能を保持した状態を維持することが困難であるが、カルシウムイオンを共存させることにより、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体を安定に維持することができる。T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体の製造においても、T1R2細胞外ドメインあるいはT1R3細胞外ドメインのいずれかが過剰に発現し、複合体を形成しないT1R2細胞外ドメインあるいはT1R3細胞外ドメインがT1R2/T1R3細胞外ドメインの形成及び精製を阻害する場合があるが、カルシウムイオンを共存させて過剰なT1R2細胞外ドメインあるいはT1R3細胞外ドメインを沈殿させて取り除くことにより、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体を効果的に精製し回収することができる。また同様にカルシウムイオンを共存させることにより、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体を安定に維持することができる。   In the production of the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex, when the T1R1 extracellular domain and the T1R3 extracellular domain are expressed in a cell into which a gene encoding them is introduced, either the T1R1 extracellular domain or the T1R3 extracellular domain is A T1R1 extracellular domain or T1R3 extracellular domain that is overexpressed and does not form a complex may inhibit the formation and purification of the T1R1 / T1R3 extracellular domain. By precipitating and removing excess T1R1 extracellular domain or T1R3 extracellular domain in the presence of calcium ions, the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex can be effectively purified and recovered. In addition, the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex is unstable and difficult to maintain a function-retaining state, but the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex is stabilized by the coexistence of calcium ions. Can be maintained. In the production of the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex, either the T1R2 extracellular domain or the T1R3 extracellular domain is overexpressed, and the T1R2 extracellular domain or the T1R3 extracellular domain that does not form a complex is a T1R2 / T1R3 cell. The formation and purification of the outer domain may be inhibited, but the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex is effectively removed by precipitating and removing excess T1R2 extracellular domain or T1R3 extracellular domain in the presence of calcium ions. Can be purified and recovered. Similarly, by coexisting calcium ions, the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex can be stably maintained.

また、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体の製造において、精製時に、うま味受容体であるT1R1/T1R3ヘテロ二量体に結合することが知られている物質(公知のリガンド)、例えば、公知のうま味物質を共存させることにより、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体をさらに安定化し、効率的に精製することができる。同様に、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体の製造において、精製時に、甘味受容体であるT1R2/T1R3ヘテロ二量体に結合することが知られている物質(公知のリガンド)、例えば、公知の甘味物質を共存させることにより、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体をさらに安定化し、効率的に精製することができる。ヒトの味覚受容体に対する公知のうま味物質としては、例えば、グルタミン酸及びアスパラギン酸などのアミノ酸、イノシン酸、グアニル酸及びキサンチル酸などのヌクレオチド、コハク酸などの有機酸、並びにそれらの塩類が挙げられる。ヒトの味覚受容体に対する公知の甘味物質としては、例えば、グルコース、スクロース、フルクトース、アスパルテーム、アセスルファムカリウム、エリトリトール、ステビア、スクラロースなどが挙げられる。   Further, in the production of the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex, a substance (known ligand) known to bind to the umami receptor T1R1 / T1R3 heterodimer at the time of purification, for example, a known umami taste By coexisting substances, the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex can be further stabilized and efficiently purified. Similarly, in the production of the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex, a substance (known ligand) known to bind to the sweet receptor T1R2 / T1R3 heterodimer at the time of purification, for example, a known By allowing a sweet substance to coexist, the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex can be further stabilized and efficiently purified. Known umami substances for human taste receptors include amino acids such as glutamic acid and aspartic acid, nucleotides such as inosinic acid, guanylic acid and xanthylic acid, organic acids such as succinic acid, and salts thereof. Known sweet substances for human taste receptors include, for example, glucose, sucrose, fructose, aspartame, acesulfame potassium, erythritol, stevia, sucralose and the like.

精製したT1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体及びT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体を、味物質及び味阻害物質の評価に使用する場合は、使用の直前に、上記リガンドは除去することが好ましい。リガンドは、通常低分子の物質であることから、限外濾過などの公知の方法で容易に除去することができる。   When the purified T1R1 / T1R3 extracellular domain complex and T1R2 / T1R3 extracellular domain complex are used for evaluation of taste substances and taste inhibitors, the ligand is preferably removed immediately before use. Since the ligand is usually a low-molecular substance, it can be easily removed by a known method such as ultrafiltration.

一実施形態において、本発明の細胞外ドメイン複合体は、以下のように精製し、回収することができる。培養液を遠心し、上清を回収し、低温室で冷やし(0〜10℃)、pH6.5〜8.5に調整し、公知のリガンド及び水溶性カルシウム塩を加えて撹拌し、静置することにより析出物を沈殿させる。さらに遠心し、上清をろ過し、ろ液を、公知のリガンド及び水溶性カルシウム塩を含む緩衝液で平衡化させたアフィニティカラムに流し、目的タンパク質、すなわち細胞外ドメイン複合体を結合させる。カラムを洗浄後、目的タンパク質を溶出する。目的タンパク質の溶出は、UV280nmの吸収により確認できる。   In one embodiment, the extracellular domain complex of the present invention can be purified and recovered as follows. The culture solution is centrifuged, the supernatant is collected, cooled in a low temperature chamber (0 to 10 ° C.), adjusted to pH 6.5 to 8.5, added with a known ligand and a water-soluble calcium salt, stirred, and left to stand. To precipitate the precipitate. Further, the supernatant is filtered, and the filtrate is passed through an affinity column equilibrated with a buffer containing a known ligand and a water-soluble calcium salt to bind the target protein, that is, the extracellular domain complex. After washing the column, the target protein is eluted. The elution of the target protein can be confirmed by absorption at UV 280 nm.

一実施形態において、本発明の味物質又は味阻害物質を評価する方法は、
a)カルシウムイオンの存在下、上記のようにして得られたT1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体(T1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体)と被検物質とを接触させる工程、及び
b)被検物質のT1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体への結合を検出する工程、
を含む。そして、被検物質のT1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体への結合が確認された場合は、当該被検物質をうま味物質又はうま味阻害物質と判定できる。判定においては、うま味物質を含まないコントロール試料や、公知のうま味物質を含む試料と比較することが好ましい。
In one embodiment, the method for evaluating a taste substance or taste inhibitor of the present invention comprises:
a) In the presence of calcium ions, the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex (protein complex containing the extracellular domain of T1R1 and the extracellular domain of T1R3) obtained as described above is brought into contact with the test substance. And b) detecting the binding of the test substance to the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex,
including. When binding of the test substance to the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex is confirmed, the test substance can be determined as an umami substance or an umami inhibitor. In the determination, it is preferable to compare with a control sample containing no umami substance or a sample containing a known umami substance.

別の実施形態において、本発明の味物質又は味阻害物質を評価する方法は、
a)カルシウムイオンの存在下、上記のようにして得られたT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体(T1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体)と被検物質とを接触させる工程、及び
b)被検物質のT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体への結合を検出する工程、
を含む。そして、被検物質のT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体への結合が確認された場合は、当該被検物質を甘味物質又は甘味阻害物質と判定できる。判定においては、甘味物質を含まないコントロール試料や、公知の甘味物質を含む試料と比較することが好ましい。
In another embodiment, the method for evaluating a taste substance or taste inhibitor of the present invention comprises:
a) In the presence of calcium ions, the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex (protein complex containing the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3) obtained as described above is brought into contact with the test substance. And b) detecting the binding of the test substance to the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex,
including. When the binding of the test substance to the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex is confirmed, the test substance can be determined as a sweet substance or a sweet taste inhibiting substance. In the determination, it is preferable to compare with a control sample containing no sweet substance or a sample containing a known sweet substance.

被検物質の結合は、例えば、分光学的特性(例えば、蛍光、吸光度、屈折率)、流体力学的(例えば、形状)特性、又は溶解特性の変化を用いて検出することができる。例えば、等温滴定カロリメトリーなどが挙げられる。   Binding of the analyte can be detected using, for example, changes in spectroscopic properties (eg, fluorescence, absorbance, refractive index), hydrodynamic (eg, shape) properties, or dissolution properties. For example, isothermal titration calorimetry and the like can be mentioned.

生体内では、味覚物質が味覚受容体に結合し、化学的刺激の電気的シグナルへの変換が開始されることが知られている。活性化されたGタンパク質が次に標的酵素、チャンネル及び他のエフェクタータンパク質の特性を変化させる。本発明者らは、上述のように取得されたT1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体及びT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体が、カルシウムイオンの存在下において、それぞれうま味受容体及び甘味受容体のリガンド結合機能を維持しており、細胞を用いることなく、タンパク質レベルで被検物質の結合の有無や程度を評価できることを見出した。従来、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体及びT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体は、リガンド結合機能を維持した状態で安定に保持することができないため、味物質や味阻害物質の結合の有無や程度を評価することができなかったが、本発明者らは、カルシウムイオンを共存させることにより、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体及びT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体への味物質又は阻害物質の結合を、再現性よく正確に評価できることを見出した。   In vivo, it is known that a gustatory substance binds to a taste receptor and conversion of a chemical stimulus into an electrical signal is initiated. The activated G protein then alters the properties of the target enzyme, channel and other effector proteins. The present inventors have found that the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex and the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex obtained as described above bind to ligand binding of umami receptor and sweet receptor, respectively, in the presence of calcium ions. It has been found that the presence or degree of the binding of the test substance can be evaluated at the protein level without using cells, while maintaining the function. Conventionally, since the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex and the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex cannot be stably maintained while maintaining the ligand binding function, the presence or absence or degree of binding of taste substances and taste inhibitors However, the present inventors have made it possible to bind a taste substance or an inhibitor to the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex and the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex by coexisting calcium ions. Has been found to be accurately evaluated with good reproducibility.

さらに、本発明者らは、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体は、甘味物質が結合すると構造変化が生じることを見出した。すなわち、味覚受容体においては、細胞外ドメインの構造変化により、細胞外情報から細胞内情報への変換が開始されると考えられる。一方、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体に結合するが、それ自身はT1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体の構造変化をもたらさず、さらに既知のうま味物質を共存させた場合にも構造変化をもたらさない被検物質は、うま味阻害物質と評価でき、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体に結合するが、それ自身はT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体の構造変化をもたらさず、既知の甘味物質を共存させた場合にも構造変化をもたらさない被検物質は、甘味阻害物質と評価できる。   Furthermore, the present inventors have found that the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex undergoes a structural change when a sweet substance is bound. That is, in the taste receptor, it is considered that conversion from extracellular information to intracellular information is initiated by the structural change of the extracellular domain. On the other hand, although it binds to the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex, it itself does not change the structure of the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex, and also does not cause a structural change when a known umami substance coexists. The test substance can be evaluated as an umami-inhibiting substance and binds to the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex, but itself does not change the structure of the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex. In this case, a test substance that does not cause a structural change can be evaluated as a sweetness inhibiting substance.

味物質は、換言すれば、味覚受容体の活性化物質であり、例えば、味覚受容体に結合し、刺激し、活性化し、活性化を増強し、味覚伝達を増感又はアップレギュレートする化合物、例えば、作動物質である。味阻害物質は、例えば、味覚受容体に結合し、刺激を部分的又は完全に阻害し、活性化を減少、妨害、遅延させ、味覚伝達を不活性化又はダウンレギュレートする化合物、例えば、拮抗物質である。   In other words, a tastant is an activator of a taste receptor, for example, a compound that binds to, stimulates, activates, enhances activation, and enhances or upregulates taste transmission. For example, a working substance. Taste inhibitors, for example, compounds that bind to taste receptors, partially or completely inhibit stimulation, reduce, interfere with, delay activation, inactivate or down-regulate taste transmission, e.g., antagonists It is a substance.

したがって、本発明においては、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体又はT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体への被検物質の結合の検出は、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体又はT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体の構造変化を検出することにより実施することが好ましい。   Therefore, in the present invention, detection of the binding of the test substance to the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex or the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex is performed by detecting the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex or the T1R2 / T1R3 extracellular domain. This is preferably carried out by detecting structural changes in the complex.

本発明の味物質の評価方法によれば、被検物質のタンパク質複合体への結合に際して生じる構造変化の有無だけでなく程度を測定することができる。構造変化の程度を測定することによって被検物質が示す味覚の強さを定量的に評価することができる。より低濃度でより大きな構造変化を生じる被検物質は強い味覚を与え、一方、より高濃度でより小さな構造変化を生じる被検物質は弱い味覚を与えると評価される。   According to the method for evaluating a taste substance of the present invention, it is possible to measure not only the presence / absence of a structural change that occurs upon binding of a test substance to a protein complex, but also the degree. By measuring the degree of structural change, the taste intensity exhibited by the test substance can be quantitatively evaluated. A test substance that produces a greater structural change at a lower concentration gives a strong taste, whereas a test substance that produces a smaller structural change at a higher concentration gives a weak taste.

T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体及びT1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体の構造変化は、FRET解析により検出することが好ましい。FRET(Forster resonance energy transfer:蛍光共鳴エネルギー転移)は、2種類の蛍光物質ペア(ドナーとアクセプター)が10nm以下の距離に接近したときにおこる現象で、ドナーが受けた励起エネルギーの一部を、蛍光を介在することなくアクセプターに受け渡す現象をいう。   The structural change of the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex and the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex is preferably detected by FRET analysis. FRET (Forster resonance energy transfer) is a phenomenon that occurs when two fluorescent substance pairs (donor and acceptor) approach a distance of 10 nm or less, and a part of the excitation energy received by the donor. This is a phenomenon that is transferred to the acceptor without interfering with fluorescence.

本発明者らは、T1R2細胞外ドメインとT1R3細胞外ドメインをそれぞれドナー又はアクセプターで標識すると、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体の構造変化が生じたときにFRETが発生し、被検物質の結合による構造変化を検出できることを見出した。T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体についても同様である。   When the T1R2 extracellular domain and the T1R3 extracellular domain are labeled with a donor or an acceptor, respectively, FRET occurs when a structural change of the T1R2 / T1R3 extracellular domain complex occurs, and the binding of the test substance It was found that structural changes due to can be detected. The same applies to the T1R1 / T1R3 extracellular domain complex.

ドナーの励起波長の光を照射した場合、ドナーとアクセプターが近距離にあるときはFRETが起こり、ドナーの蛍光は減少してアクセプターの蛍光が増大するが、両者が離れるとFRETが起こらなくなり、ドナーの蛍光が増大してアクセプターの蛍光が減少する。FRETにおけるドナーとは、励起光を吸収しそのエネルギーの一部分は蛍光として発光し、他の一部分は近接するアクセプターに移動する蛍光物質をいい、FRETにおけるアクセプターとは、直接励起光を受けなくても、ドナーからのエネルギーを吸収し蛍光を発する蛍光物質をいう。   When light of the excitation wavelength of the donor is irradiated, FRET occurs when the donor and the acceptor are at a short distance, and the fluorescence of the donor decreases and the fluorescence of the acceptor increases. The fluorescence of the acceptor increases and the fluorescence of the acceptor decreases. A donor in FRET is a fluorescent substance that absorbs excitation light, a part of its energy is emitted as fluorescence, and the other part moves to a nearby acceptor. An acceptor in FRET does not receive direct excitation light. A fluorescent substance that absorbs energy from a donor and emits fluorescence.

蛍光強度を計測してFRETを検出する方法では、通常、ドナー蛍光強度とアクセプター蛍光強度との蛍光強度比がFRETの指標として用いられる。このとき、アクセプターを検出する蛍光チャネルでは、FRET由来のアクセプター蛍光のほかに、ドナー蛍光の漏れ込みと、レーザにより直接励起されたアクセプター蛍光が計測される。FRET解析は、蛍光分光光度計を用いて計測することができる。   In a method of detecting FRET by measuring fluorescence intensity, a fluorescence intensity ratio between donor fluorescence intensity and acceptor fluorescence intensity is usually used as an index of FRET. At this time, in the fluorescence channel for detecting the acceptor, in addition to acceptor fluorescence derived from FRET, leakage of donor fluorescence and acceptor fluorescence directly excited by the laser are measured. The FRET analysis can be measured using a fluorescence spectrophotometer.

本発明においては、蛍光物質として、好ましくは蛍光タンパク質を用いるが、蛍光強度を増強させることなどを目的として遺伝子工学的手法により改変された蛍光タンパク質であってもよい。蛍光タンパク質は、特に限定されないが、Sirius、EBFP、SBP2、EBP2、Azurite、mKalama1、TagBFP、mBlueberry、mTurquoise、ECFP、Cerulean、TagCFP、AmCyan、mTP1、MiCy(Midoriishi Cyan)、TurboGFP、CFP、AcGFP、TagGFP、AG (Azami−Green)、mAG1、ZsGreen、EmGFP(Emerald)、EGFP、GP2、T−Sapphire、HyPerなどの青色蛍光タンパク質;TagYFP、mAmetrine、EYFP、YFP、Venus、Citrine、PhiYFP、PhiYFP−m、turboYFP、ZsYellow、mBananaなどの黄色蛍光タンパク質;mKO1、KO(Kusabira Orange)、mOrange、mOrange2、mKO2などの橙色蛍光タンパク質;Keima570、TurboRFP、DsRed−Express、DsRed、DsRed2、TagRFP、TagRFP−T、DsRed−Monomer、mApple、AsRed2、mStrawberry、TurboFP602、mRP1、JRed、KillerRed、mCherry、KeimaRed、HcRed、mRasberry、mKate2、TagFP635、mPlum、egFP650、Neptune、mNeptune、egFP670などの赤色蛍光タンパク質等が挙げられる。   In the present invention, a fluorescent protein is preferably used as the fluorescent substance, but may be a fluorescent protein modified by a genetic engineering technique for the purpose of enhancing the fluorescence intensity. The fluorescent protein is not particularly limited, but Sirius, EBFP, SBP2, EBP2, Azurite, mKalama1, TagBFP, mBlueberry, mTurquoise, ECFP, Cullean, TagCFP, AmCian, mTP1, MCid, P , AG (Azami-Green), mAG1, ZsGreen, EmGFP (Emerald), EGFP, GP2, T-Sapphire, HyPer, and other blue fluorescent proteins; TagYFP, mAmetrine, EYFP, YFP, Venus, CitrineP turboYFP, ZsYellow, mBana, etc. Yellow fluorescent proteins of mKO1, KO (Kusabila Orange), mOrange, mOrange2, mKO2, etc. Orange fluorescent proteins; mStrawberry, TurboFP602, mRP1, JRed, KillerRed, mCherry, KeimaRed, HcRed, mRasberry, mKate2, TagFP635, mPlum, eggFP650, Neptun, P70, etc.

FRETペアとして好ましい蛍光タンパク質の組合せとしては、ドナーから発せられる蛍光のスペクトルがアクセプターの励起スペクトルと重なっている組合せであれば特に限定されないが、例えば、CFPとYFP、AGとKO、CeruleanとVenus等の組合せが挙げられる(左側がドナー、右側がアクセプターとなる)。2つの細胞外ドメインのいずれをドナーまたはアクセプターで標識するかは適宜決定することができる。例えば、T1R1/T1R3細胞外ドメイン複合体の場合は、T1R1細胞外ドメインをドナーで標識し、T1R3細胞外ドメインをアクセプターで標識してもよく、T1R2/T1R3細胞外ドメイン複合体の場合は、T1R2細胞外ドメインをドナーで標識し、T1R3細胞外ドメインをアクセプターで標識してもよい。   A combination of fluorescent proteins preferable as a FRET pair is not particularly limited as long as the fluorescence spectrum emitted from the donor overlaps with the excitation spectrum of the acceptor. For example, CFP and YFP, AG and KO, Cerulean and Venus, etc. (The left side is a donor, and the right side is an acceptor). Which of the two extracellular domains is labeled with a donor or acceptor can be appropriately determined. For example, in the case of a T1R1 / T1R3 extracellular domain complex, the T1R1 extracellular domain may be labeled with a donor and the T1R3 extracellular domain may be labeled with an acceptor, and in the case of a T1R2 / T1R3 extracellular domain complex, the T1R2 The extracellular domain may be labeled with a donor and the T1R3 extracellular domain may be labeled with an acceptor.

T1R1細胞外ドメイン、T1R2細胞外ドメイン、及びT1R3細胞外ドメインを標識する方法は、特に制限されないが、好ましくは、各細胞外ドメイン及び蛍光タンパク質のDNAフレームが一致するように連結してこれを発現ベクターに導入し、この発現ベクターで宿主に遺伝子導入し、得られた遺伝子導入細胞を培養し、その培養物から目的とする融合タンパク質を採取することにより行うことができる。   The method for labeling the T1R1 extracellular domain, the T1R2 extracellular domain, and the T1R3 extracellular domain is not particularly limited. Preferably, the extracellular domain and the fluorescent protein are linked so that their DNA frames coincide with each other and expressed. The gene can be introduced into a vector, introduced into the host with this expression vector, the resulting transgenic cell is cultured, and the desired fusion protein is collected from the culture.

味物質又は味阻害物質の候補物質として試験される被検物質は、小化合物であってもよいし、タンパク質、核酸又は脂質のような生物学的物質であってもよい。水溶液に溶ける化合物が試験されることが非常に多いが、本質的にあらゆる化合物を本発明の評価方法における可能性のある被検物質として用いることができる。アッセイ段階を自動化し、化合物を都合のよい源から供給することにより、化学ライブラリーをスクリーニングするためのアッセイを設計することもできる。   A test substance to be tested as a candidate substance for a taste substance or a taste inhibitory substance may be a small compound or a biological substance such as a protein, nucleic acid, or lipid. Although compounds that are soluble in aqueous solutions are very often tested, essentially any compound can be used as a potential analyte in the evaluation method of the present invention. Assays for screening chemical libraries can also be designed by automating the assay steps and supplying compounds from convenient sources.

本発明はまた、カルシウムイオンと、T1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体とを水性溶媒中に含む、うま味物質又はうま味阻害物質を評価するための試薬に関する。さらに本発明は、カルシウムイオンと、T1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体とを水性溶媒中に含む、甘味物質又は甘味阻害物質を評価するための試薬に関する。当該試薬は、上述の味物質又は味阻害物質の評価方法に好適に使用できる。水性溶媒は、特に制限されないが、好ましくは水、特にイオン交換水を用いる。水とその他の溶媒、例えばアルコールとの混合物を用いてもよい。試薬に含まれるタンパク質複合体において、各細胞外ドメインは蛍光標識されていてもよい。   The present invention also relates to a reagent for evaluating an umami substance or an umami inhibitor comprising an calcium solvent and a protein complex containing an extracellular domain of T1R1 and an extracellular domain of T1R3 in an aqueous solvent. Furthermore, the present invention relates to a reagent for evaluating a sweetening substance or a sweetness inhibiting substance containing calcium ions and a protein complex containing the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3 in an aqueous solvent. The reagent can be suitably used in the method for evaluating a taste substance or taste inhibitory substance described above. The aqueous solvent is not particularly limited, but preferably water, particularly ion-exchanged water is used. Mixtures of water and other solvents such as alcohols may be used. In the protein complex contained in the reagent, each extracellular domain may be fluorescently labeled.

当該試薬において、水性溶媒中のカルシウムイオン濃度は、例えば0.1mM〜100mM、好ましくは0.2〜20mM、より好ましくは0.5〜5mM、さらに好ましくは1〜2mMである。本発明の評価方法におけるタンパク質複合体を用いる操作に際しても同様のカルシウム濃度が好適に使用される。   In the reagent, the calcium ion concentration in the aqueous solvent is, for example, 0.1 mM to 100 mM, preferably 0.2 to 20 mM, more preferably 0.5 to 5 mM, and further preferably 1 to 2 mM. The same calcium concentration is preferably used in the operation using the protein complex in the evaluation method of the present invention.

上記試薬は、味物質又は味阻害物質の評価に使用するための説明書、味物質(特に、うま味物質又は甘味物質)を含まないコントロール試料、及び/又は公知の味物質(特に、うま味物質又は甘味物質)と一緒に、キットとして提供してもよい。   The reagent may comprise instructions for use in the evaluation of taste substances or taste inhibitors, control samples free of taste substances (especially umami substances or sweet substances), and / or known taste substances (especially umami substances or A sweet substance may be provided as a kit.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲は実施例の範囲に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, the scope of the present invention is not limited to the range of an Example.

T1R味認識領域への味物質結合を解析するため、ヘテロ二量体試料のそれぞれのプロトマーを蛍光ラベルし、FRET解析を行った。それぞれのプロトマーを異なる蛍光タンパク質融合体として調製し、味物質結合に伴う蛍光変化を観測した。   In order to analyze the binding of the tastant to the T1R taste recognition region, each protomer of the heterodimeric sample was fluorescently labeled and FRET analysis was performed. Each protomer was prepared as a different fluorescent protein fusion, and the fluorescence change accompanying the taste substance binding was observed.

(タンパク質の発現)
結晶学的解析に使用された代謝型グルタミン酸受容体1細胞外ドメインのアミノ酸配列(Kunishima et al.,Nature,407:971−977(2000);Tsuchiya et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,99:2660−2665(2002))に対してClustal W(Thompson et al.,(1994)Nucleic Acids Res.22(22):4673−80)で作製した配列アライメントを用いて、メダカのT1Rタンパク質の細胞外ドメインを、T1R2aについては全長アミノ酸配列(配列番号1)における1−474番アミノ酸として同定し、T1R3aについては全長アミノ酸配列(配列番号2)における1−491番アミノ酸として同定した。
(Protein expression)
Amino acid sequence of metabotropic glutamate receptor 1 extracellular domain used for crystallographic analysis (Kunishima et al., Nature, 407: 971-977 (2000); Tsuchiya et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99: 2660-2665 (2002)), using a sequence alignment produced by Clustal W (Thompson et al., (1994) Nucleic Acids Res. 22 (22): 4673-80). The extracellular domain of the protein is identified as amino acids 1-474 in the full-length amino acid sequence (SEQ ID NO: 1) for T1R2a and identified as amino acids 1-491 in the full-length amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) for T1R3a It was.

蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)解析のための発現ベクターとして、pAc−mfT1r2aL−Ce及びpAc−mfT1r3aL−Veを作製するため、T1r2a−LBDをコードする遺伝子とそれに続くCerulean(Ce:ドナーとしての青色蛍光タンパク質変異体)及びFLAG−tag、又はT1r3−LBDとそれに続くVenus(Ve:アクセプターとしての黄色蛍光タンパク質変異体)及びFLAG−tagを、pAc5.1/V5−HisAベクター(Invitrogen)の、EcoRI及びPmeIサイトの間又はKpnI及びPmeIサイトの間に、それぞれサブクローニングした(Koushik et al.,Biophys J 91,L99−L101,2006)。pAc−mfT1r2aL−Ce及びpAc−mfT1r3L−Veを、10%FBSを添加したシュナイダー昆虫培地中、27℃で、リン酸カルシウム法を用いたトランスフェクションにより、S2細胞にトランスフェクトし、タンパク質を一過性発現させた。mfT1r2aL−Ceのアミノ酸配列を配列番号3に、mfT1r3L−Veのアミノ酸配列を配列番号4に示す。   In order to produce pAc-mfT1r2aL-Ce and pAc-mfT1r3aL-Ve as expression vectors for fluorescence resonance energy transfer (FRET) analysis, a gene encoding T1r2a-LBD followed by Cerulean (Ce: blue fluorescence as a donor) Protein variant) and FLAG-tag, or T1r3-LBD followed by Venus (Ve: yellow fluorescent protein variant as acceptor) and FLAG-tag, and EcoRI and pAc5.1 / V5-HisA vector (Invitrogen) Subcloning was performed between PmeI sites or between KpnI and PmeI sites, respectively (Koushik et al., Biophys J 91, L99-L101, 2006). pAc-mfT1r2aL-Ce and pAc-mfT1r3L-Ve were transfected into S2 cells by transfection using the calcium phosphate method in Schneider insect medium supplemented with 10% FBS at 27 ° C. to transiently express the protein I let you. The amino acid sequence of mfT1r2aL-Ce is shown in SEQ ID NO: 3, and the amino acid sequence of mfT1r3L-Ve is shown in SEQ ID NO: 4.

(タンパク質複合体の精製)
細胞培養により得られた培養液を遠心し(500×g、20分)、上清を回収し(2000×g、20分)、フェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)を、終濃度0.5mMとなるように室温で添加した(培養液1Lに対し、PMSFを1mlのDMSOに溶かして加えた)。
(Purification of protein complex)
The culture solution obtained by cell culture is centrifuged (500 × g, 20 minutes), the supernatant is recovered (2000 × g, 20 minutes), and phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) is added at a final concentration of 0.5 mM. (PMSF was dissolved in 1 ml of DMSO and added to 1 L of the culture solution).

低温室で冷やし(4℃)、1M Tris(pH9.0)を加えて、約pH7.8に調整した。リガンドとしてのアラニン(終濃度0.1M)、CaCl(40mM)及びEDTA(1mM)を加え、よく攪拌した。カルシウムを加えると白い沈殿が析出した。よく攪拌した後、30分静置した。 It was cooled in a low greenhouse (4 ° C.) and adjusted to about pH 7.8 by adding 1M Tris (pH 9.0). Alanine (final concentration 0.1 M), CaCl 2 (40 mM) and EDTA (1 mM) as ligands were added and stirred well. When calcium was added, a white precipitate was deposited. After stirring well, the mixture was allowed to stand for 30 minutes.

pHが7.8〜8.0の範囲であることを確認し、遠心し(4000×g、60分)、上清を0.2μmフィルター(Pall Vacu Cap 90PF)でろ過した。   After confirming that the pH was in the range of 7.8 to 8.0, the mixture was centrifuged (4000 × g, 60 minutes), and the supernatant was filtered through a 0.2 μm filter (Pall Vac Cap 90PF).

ろ液を、緩衝液(20mM Tris pH8.0、0.1M アラニン、0.3M NaCl、2mM CaCl)で平衡化させたFLAG樹脂(ろ液1Lに対し、4ml使用)を加えたカラムに、ペリスタポンプを使って流し(ろ液が1Lのときは3〜4ml/分、3〜5Lのときは15ml/分程度)、終夜循環させて、樹脂にタンパク質を結合させた。 The filtrate was added to a column to which a FLAG resin (4 ml was used for 1 L of filtrate) equilibrated with a buffer (20 mM Tris pH 8.0, 0.1 M alanine, 0.3 M NaCl, 2 mM CaCl 2 ) was added. It was run using a peristaltic pump (3 to 4 ml / min when the filtrate was 1 L, about 15 ml / min when the filtrate was 3 L) and circulated overnight to bind the protein to the resin.

緩衝液を使って、樹脂を洗浄した。続いて、FLAGペプチドを100μg/mlになるように緩衝液に溶かして、タンパク質を溶出した。FLAGペプチド溶液(5CV)は、ピペットで何回かにわけてカラムに流した。流速は1ml/分以下になるように調整した。   The resin was washed with buffer. Subsequently, the FLAG peptide was dissolved in a buffer solution to a concentration of 100 μg / ml to elute the protein. The FLAG peptide solution (5CV) was pipetted several times over the column. The flow rate was adjusted to be 1 ml / min or less.

溶出液を1CVずつチューブにとり、ナノドロップでUV280nmの吸収を確認した。5mg/ml程度まで濃縮し、一晩かけて10mM アラニン、20mM Tris、0.3M NaCl、2mM CaCl、pH8.0で透析を行った。pHは4℃で合わせた。 The eluate was taken in a tube by 1 CV, and absorption at UV280 nm was confirmed by nanodrop. The solution was concentrated to about 5 mg / ml and dialyzed overnight with 10 mM alanine, 20 mM Tris, 0.3 M NaCl, 2 mM CaCl 2 , pH 8.0. The pH was adjusted at 4 ° C.

(サンプル調製)
透析物を濃縮し(3mg/ml程度)、超遠心後(154000×g、30分)に使用した。これを、緩衝液A(20mM Tris、0.3M NaCl、2mM CaCl pH8.0)にタンパク質濃度が約3μg/mlの濃度となるように溶解し、その後、低温室で5分振とうしてから、チューブに分注した。チューブを上下に振って、よく混合し、タンパク質溶液を得た。
(Sample preparation)
The dialyzate was concentrated (about 3 mg / ml) and used after ultracentrifugation (154000 × g, 30 minutes). This was dissolved in buffer A (20 mM Tris, 0.3 M NaCl, 2 mM CaCl 2 pH 8.0) so that the protein concentration was about 3 μg / ml, and then shaken in a low temperature chamber for 5 minutes. And dispensed into tubes. The tube was shaken up and down to mix well to obtain a protein solution.

リガンド溶液として、それぞれ甘味物質として知られているアラニンの1M溶液、グルタミンの100mM溶液を調製した。リガンド溶液の調製方法は、以下の通りである。まず、緩衝液Aにリガンドを溶かし、4℃に冷却し、pH8.0に調整したあと、メスアップし、フィルターでろ過した。ろ液から、例えばアラニンの場合100mM、10mM、1mMの溶液を調製し、5μMから100mMの間になるようにリガンド溶液を調製した。具体的には目的の2倍濃度のアラニン溶液又はグルタミン溶液を500μl調製し、タンパク質溶液を同量ずつ分注し、最終的に1mlとした。   As a ligand solution, a 1M solution of alanine, which is known as a sweet substance, and a 100 mM solution of glutamine were prepared. The preparation method of the ligand solution is as follows. First, the ligand was dissolved in buffer A, cooled to 4 ° C., adjusted to pH 8.0, then made up, and filtered through a filter. For example, in the case of alanine, 100 mM, 10 mM, and 1 mM solutions were prepared from the filtrate, and a ligand solution was prepared so as to be between 5 μM and 100 mM. Specifically, 500 μl of the desired double-concentration alanine solution or glutamine solution was prepared, and the protein solution was dispensed in the same amount to finally make 1 ml.

このようにして、リガンド濃度が等しいサンプルを3個以上調製した。調製後、低温室で一晩放置した。   In this way, three or more samples having the same ligand concentration were prepared. After preparation, it was left overnight in a cold room.

(測定方法)
セルホルダー及びインキュベータを4℃になるように設定した。Fluoromax 4のランプは測定30分前に点灯させた。LAMP、WATERファイルを使って、波長のずれがないか確認した。測定は、Single pointで実施した。
(Measuring method)
The cell holder and incubator were set to 4 ° C. The Fluoromax 4 lamp was turned on 30 minutes before the measurement. Using LAMP and WATER files, it was confirmed that there was no wavelength shift. The measurement was performed at a single point.

測定条件は以下のとおりである。
測定装置:FluoroMax(HORIBA Scientific)
Excitation:433nm、Emission:475nm
Excitation:433nm、Emission:526nm
Maximum trial 5
Target std.error 2%
Slit Excitation:4nm
Slit Emission:5nm
The measurement conditions are as follows.
Measuring device: FluoroMax (HORIBA Scientific)
Excitation: 433 nm, Emission: 475 nm
Excitation: 433 nm, Emission: 526 nm
Maximum trial 5
Target std. error 2%
Slit Excitation: 4nm
Slit Emission: 5nm

(滴定曲線の作成)
測定値は、二回測定した値の平均値とした。緩衝液のみも同様に測定し、バックグラウンドとして差し引いた。526nmの蛍光強度を475nmの蛍光強度で割り(FRET index)、リガンド濃度を横軸、FRET indexを縦軸として散布図を描いた。得られた滴定曲線を図1に示す。
(Create titration curve)
The measured value was the average of the values measured twice. Only buffer solution was measured in the same manner and subtracted as background. A scatter plot was drawn by dividing the fluorescence intensity at 526 nm by the fluorescence intensity at 475 nm (FRET index), the ligand concentration on the horizontal axis, and the FRET index on the vertical axis. The obtained titration curve is shown in FIG.

EC50は、m4+m1*(m0/m2)^m3/(1+(m0/m2)^m3の式(ヒルの式)を用いて、KaleidaGraphによりフィッティングを行うことにより求めた。その結果、アラニンのEC50は、168±19μMであり、グルタミンのEC50は、12.7±2.7μMであった。すなわち、アラニンに比較してグルタミンが強い甘味を与えることが示された。 EC 50 was determined by fitting with KaleidaGraph using the formula m4 + m1 * (m0 / m2) ^ m3 / (1+ (m0 / m2) ^ m3 (Hill's formula). 50 was 168 ± 19 μM and the EC 50 of glutamine was 12.7 ± 2.7 μM, indicating that glutamine gave a stronger sweetness compared to alanine.

以上から、実施例1で得られた細胞外ドメインのヘテロ二量体は、味物質の結合によりFRETシグナルが増大することが確認された。また、被検物質の濃度とFRETシグナル強度に基づいて味物質が示す味覚の程度を定量的に評価できることが確認された。このFRETシグナル変化は、蛍光ラベルしていないT1R細胞外ドメインへの味物質結合(等温滴定カロリメトリーで測定)と同濃度域で見られたことから、T1Rの細胞外ドメインのヘテロ二量体が味物質結合に伴い構造変化をしていることが明らかになった。また、カロリメトリーを含めた他の生体分子間相互作用解析の手法では原理上測定不可能な弱い親和性を持つ味物質についても、親和性を解析し結合定数を決定することができた。   From the above, it was confirmed that the heterodimer of the extracellular domain obtained in Example 1 increased the FRET signal by the binding of the tastant. Moreover, it was confirmed that the degree of taste exhibited by the taste substance can be quantitatively evaluated based on the concentration of the test substance and the FRET signal intensity. This FRET signal change was observed in the same concentration range as the taste substance binding (measured by isothermal titration calorimetry) to the T1R extracellular domain that was not fluorescently labeled. Therefore, the heterodimer of the extracellular domain of T1R was tasted. It became clear that the structure changed with the material binding. In addition, it was possible to analyze the affinity and determine the binding constants for tasting substances with weak affinity that could not be measured in principle by other biomolecular interaction analysis methods including calorimetry.

なお、蛍光ラベルしていないT1R細胞外ドメインへの味物質結合は、等温滴定カロリメトリーを用いて以下のように測定した。   The taste substance binding to the T1R extracellular domain not labeled with fluorescence was measured as follows using isothermal titration calorimetry.

T1r2a−LBDとT1r3−LBDのヘテロ二量体試料は、T1r2a−LBDをコードする遺伝子とそれに続くFactor Xa認識部位、FLAG−tag、His−tag、又はT1r3−LBDとそれに続くFactor Xa認識部位、FLAG−tag、His−tagを、pAc5.1/V5−HisAベクター(Invitrogen)の、EcoRI及びPmeIサイトの間又はKpnI及びPmeIサイトの間に、それぞれサブクローニングし、同様にリン酸カルシウム法を用いたトランスフェクションにより、S2細胞にトランスフェクトしたのち、安定発現株を選抜した。この細胞培養によって得られた培養液から、上記と同様にタンパク質を精製し、20mM Tris(pH8.0)、0.3M NaCl、2mM CaClで透析したのち、iTC200 (GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用いて等温滴定カロリメトリーにより味物質結合を解析した。 A heterodimeric sample of T1r2a-LBD and T1r3-LBD includes a gene encoding T1r2a-LBD followed by Factor Xa recognition site, FLAG-tag, His-tag, or T1r3-LBD followed by Factor Xa recognition site, FLAG-tag and His-tag were subcloned between the EcoRI and PmeI sites or the KpnI and PmeI sites of pAc5.1 / V5-HisA vector (Invitrogen), respectively, and similarly transfected using the calcium phosphate method After the transfection into S2 cells, a stable expression strain was selected. From the culture medium obtained by this cell culture, the protein is purified in the same manner as described above, dialyzed against 20 mM Tris (pH 8.0), 0.3 M NaCl, and 2 mM CaCl 2 , and then iTC200 (manufactured by GE Healthcare Biosciences). ) Was used to analyze taste substance binding by isothermal titration calorimetry.

Claims (6)

味物質又は味阻害物質を評価する方法であって、
a)カルシウムイオンの存在下、T1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体と被検物質とを接触させるか、又はT1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体と被検物質とを接触させる工程、及び
b)被検物質のタンパク質複合体への結合を検出する工程、
を含む前記方法。
A method for evaluating a taste substance or taste inhibitor,
a) contacting a test substance with a protein complex containing the extracellular domain of T1R1 and the extracellular domain of T1R3 in the presence of calcium ions, or a protein complex containing the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3 A step of contacting the body with a test substance, and b) detecting a binding of the test substance to the protein complex,
Including said method.
工程b)において、被検物質のタンパク質複合体への結合による、タンパク質複合体の構造変化を検出する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein in step b), a structural change of the protein complex due to binding of the test substance to the protein complex is detected. 細胞外ドメインが蛍光標識されており、タンパク質複合体の構造変化をFRET解析により検出する、請求項2に記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the extracellular domain is fluorescently labeled, and the structural change of the protein complex is detected by FRET analysis. 以下のa)及びb)を水性溶媒中に含む、味物質又は味阻害物質を評価するための試薬:
a)カルシウムイオン、
b)T1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体、又はT1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含むタンパク質複合体。
Reagents for evaluating taste substances or taste inhibitors containing the following a) and b) in an aqueous solvent:
a) calcium ions,
b) A protein complex comprising the extracellular domain of T1R1 and the extracellular domain of T1R3, or a protein complex comprising the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3.
水性溶媒中のカルシウムイオン濃度が0.1〜100mMである、請求項4に記載の試薬。   The reagent of Claim 4 whose calcium ion concentration in an aqueous solvent is 0.1-100 mM. 味物質又は味阻害物質を評価するための試薬の製造方法であって、
a)T1R1の細胞外ドメインをコードする遺伝子及びT1R3の細胞外ドメインをコードする遺伝子、又はT1R2の細胞外ドメインをコードする遺伝子及びT1R3の細胞外ドメインをコードする遺伝子を宿主細胞において発現させる工程、
b)培養物からT1R1の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメイン、又はT1R2の細胞外ドメイン及びT1R3の細胞外ドメインを含む画分を得る工程、及び
c)画分にカルシウムイオンを加え、固液分離し、液体画分からタンパク質を回収する工程、
を含む、前記方法。
A method for producing a reagent for evaluating a taste substance or a taste inhibitor,
a) expressing in a host cell a gene encoding the extracellular domain of T1R1 and a gene encoding the extracellular domain of T1R3, or a gene encoding the extracellular domain of T1R2 and a gene encoding the extracellular domain of T1R3;
b) obtaining a fraction containing the extracellular domain of T1R1 and the extracellular domain of T1R3 or the extracellular domain of T1R2 and the extracellular domain of T1R3 from the culture; and c) adding calcium ions to the fraction, Separating and recovering the protein from the liquid fraction,
Said method.
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