JP2023109567A - Lipid membrane structure for odorant detection, lipid membrane sensor for odorant detection, odorant detection method, and method for producing lipid membrane structure - Google Patents
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Abstract
【課題】 検出対象の匂い物質を感度良く検出可能な、新たな構造体を提供する。【解決手段】 本発明の匂い物質検出用脂質膜構造体は、脂質膜と、嗅覚受容体と、共受容体とを含み、前記脂質膜は、袋状構造を有し、かつ前記脂質膜上に、前記嗅覚受容体および前記共受容体を含み、前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む。【選択図】 図1A novel structure capable of detecting an odorant to be detected with high sensitivity is provided. SOLUTION: A lipid membrane structure for detecting an odorant of the present invention includes a lipid membrane, an olfactory receptor, and a co-receptor, the lipid membrane has a bag-like structure, and to the olfactory receptor and the co-receptor, wherein the olfactory receptor comprises the Or42a receptor and/or the Or43b receptor, and the co-receptor comprises an Orco family receptor. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、匂い物質検出用脂質膜構造体、匂い物質検出用脂質膜センサ、匂い物質検出方法、および脂質膜構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to an odorant-detecting lipid membrane structure, an odorant-detecting lipid membrane sensor, an odorant-detecting method, and a method for producing a lipid membrane structure.
爆発物の匂いを検知する手法として、嗅覚により爆発物を探知するよう訓練された爆発物探知犬を利用する方法、質量分析器で匂い物質を測定する方法等が行われている。しかし、爆発物探知犬を利用する方法は、育成費用が多大になる。また、質量分析器を用いる方法は、測定に時間がかかる等の問題があった。 Methods for detecting the smell of explosives include the use of explosive detection dogs trained to detect explosives by smell, and the method of measuring odorants with a mass spectrometer. However, the method of using explosives detection dogs is very costly to train. In addition, the method using a mass spectrometer has problems such as taking a long time for measurement.
一方、細胞に発現させた嗅覚受容体(OR、Odorant receptor)を用いて匂い物質を検出することで、匂い成分の分析や評価を行うシステムが開示されている(特許文献1)。 On the other hand, a system has been disclosed that analyzes and evaluates odor components by detecting odorants using odorant receptors (OR) expressed in cells (Patent Document 1).
しかしながら、嗅覚受容体は、多くの種類があり、ある嗅覚受容体と匂い物質とが結合し得ることがデータベース等において示されていても、前記嗅覚受容体をセンサシステムに組み込んだ場合に、前記匂い物質を十分に検出できない場合があった。 However, there are many types of olfactory receptors, and even if a database or the like indicates that a certain olfactory receptor can bind to an odorant, when the olfactory receptor is incorporated into a sensor system, the above-mentioned In some cases, odorants could not be sufficiently detected.
そこで、本発明は、検出対象の匂い物質を感度良く検出可能な、新たな構造体またはそれを用いたセンサの提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a new structural body or a sensor using the same, which can detect an odorant to be detected with high sensitivity.
前記目的を達成するために、本発明の匂い物質検出用脂質膜構造体(以下、「脂質膜構造体」ともいう)は、脂質膜と、嗅覚受容体と、共受容体とを含み、
前記脂質膜は、
袋状構造を有し、かつ
前記脂質膜上に、前記嗅覚受容体および前記共受容体を含み、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む。
In order to achieve the above object, the lipid membrane structure for detecting an odorant of the present invention (hereinafter also referred to as "lipid membrane structure") comprises a lipid membrane, an olfactory receptor, and a co-receptor,
The lipid membrane is
having a bag-like structure and containing the olfactory receptor and the co-receptor on the lipid membrane;
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
The co-receptors include Orco family receptors.
本発明の匂い物質検出用脂質膜センサ(以下、「脂質膜センサ」ともいう)は、センサユニットを含み、
前記センサユニットは、脂質膜センサ、および電解質水溶液を含み、
前記脂質膜センサは、脂質膜と、嗅覚受容体と、共受容体とを含み、
前記脂質膜は、
袋状構造を有し、かつ
前記脂質膜上に、前記嗅覚受容体および前記共受容体を含み、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含み、
前記電解質水溶液は、カルシウムイオンを含み、
前記センサユニットは、前記電解質水溶液中に配置され、前記嗅覚受容体に匂い物質が結合すると、前記嗅覚受容体と共受容体とのカルシウムチャネルを通じて、前記脂質膜センサ内または外に、前記電解質水溶液中の前記カルシウムイオンが流入または流出し、前記カルシウムイオンの流入または流出を計測可能に構成されている。
The odorant detection lipid membrane sensor of the present invention (hereinafter also referred to as "lipid membrane sensor") includes a sensor unit,
The sensor unit includes a lipid membrane sensor and an aqueous electrolyte solution,
The lipid membrane sensor includes a lipid membrane, an olfactory receptor, and a co-receptor,
The lipid membrane is
having a bag-like structure and containing the olfactory receptor and the co-receptor on the lipid membrane;
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
said co-receptors include Orco family receptors;
The aqueous electrolyte solution contains calcium ions,
The sensor unit is arranged in the aqueous electrolyte solution, and when an odorant binds to the olfactory receptor, the odorant enters or exits the aqueous electrolyte solution through the calcium channel between the olfactory receptor and the co-receptor. The calcium ions inside flow in or flow out, and the inflow or flow out of the calcium ions can be measured.
本発明の匂い物質検出方法(以下、「検出方法」ともいう)は、前記本発明の匂い物質検出用脂質膜構造体および前記本発明の匂い物質検出用脂質膜センサの少なくとも一方を用いて、匂い物質を検出する検出工程を含む。 The odorant detection method of the present invention (hereinafter also referred to as "detection method") uses at least one of the odorant-detecting lipid membrane structure of the present invention and the odorant-detecting lipid membrane sensor of the present invention, A detection step of detecting an odorant is included.
本発明の脂質膜構造体の製造方法(以下、「製造方法」ともいう)は、脂質膜上に嗅覚受容体および共受容体を発現させる工程を含み、
前記脂質膜は、袋状構造を有し、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む。
A method for producing a lipid membrane structure of the present invention (hereinafter also referred to as a "production method") comprises a step of expressing an olfactory receptor and a co-receptor on a lipid membrane,
The lipid membrane has a bag-like structure,
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
The co-receptors include Orco family receptors.
本発明によれば、検出対象の匂い物質を感度良く検出可能な、新たな構造体またはそれを用いたセンサを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a new structure or a sensor using the same that can detect an odorant to be detected with high sensitivity.
本明細書において、「脂質膜」は、脂質から構成される膜状体を意味する。前記脂質膜は、平面状の膜を形成してもよいし、ベシクル(リポソーム)またはミセル等の袋状の膜(小胞)を形成してもよい。前記脂質膜は、1層の脂質膜から構成されてもよいし、2層以上の脂質膜から構成されてもよく、好ましくは、脂質二重膜である。前記脂質膜構造体が細胞である場合、前記脂質膜は、例えば、細胞膜ということもできる。 As used herein, "lipid membrane" means a membranous body composed of lipids. The lipid membrane may form a planar membrane, or may form a bag-like membrane (vesicle) such as a vesicle (liposome) or a micelle. The lipid membrane may be composed of a single layer of lipid membrane, or may be composed of two or more layers of lipid membrane, preferably a lipid bilayer membrane. When the lipid membrane structure is a cell, the lipid membrane can be called a cell membrane, for example.
前記脂質膜の構成成分は、例えば、カチオン性脂質;アニオン性脂質;PEG化脂質;糖脂質;ホスファチジルコリン(PC)、スフィンゴミエリン(SM)、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、ホスファチジルセリン(PS)等のリン脂質;コレステロール;等があげられる。前記脂質膜は、タンパク質等の他の構成成分を含んでもよい。 Components of the lipid membrane include, for example, cationic lipids; anionic lipids; PEGylated lipids; glycolipids; phospholipid; cholesterol; and the like. The lipid membrane may contain other constituents such as proteins.
本明細書において、「脂質膜構造体」は、脂質膜から構成される構造物を意味する。前記脂質膜構造体は、例えば、前述のベシクル(リポソーム)またはミセル等の袋状の膜(小胞)から構成される無細胞系の脂質膜構造体でもよいし、原核生物、真核生物または細胞等の細胞系の脂質膜構造体でもよい。 As used herein, "lipid membrane structure" means a structure composed of a lipid membrane. The lipid membrane structure may be, for example, a cell-free lipid membrane structure composed of bag-like membranes (vesicles) such as the aforementioned vesicles (liposomes) or micelles, prokaryotes, eukaryotes, or Lipid membrane structures of cell lines such as cells may also be used.
前記細胞は、例えば、動物または植物由来の細胞があげられる。前記動物は、例えば、ヒトまたはヒト動物があげられる。前記非ヒト動物は、例えば、哺乳類、爬虫類、鳥類、両生類、魚類等の脊椎動物;貝類;昆虫;等があげられる。前記両生類の細胞は、例えば、アフリカツメガエル卵母細胞があげられる。前記昆虫細胞は、例えば、Sf21細胞(ヨトウガ(Spodoptera frugiperda)由来)、Sf9細胞(ヨトウガ由来)、Tni細胞(イラクサギンウワバ(Trichoplusia ni)由来)、High Five(商標)細胞(イラクサギンウワバ由来)、S2細胞(ショウジョウバエ、Drosophila)等あげられる。前記細胞は、例えば、初代培養細胞等の生体から単離された細胞、培養細胞等があげられる。前記哺乳類の培養細胞は、例えば、HEK293T細胞、Hela細胞等があげられる。 Examples of the cells include animal- or plant-derived cells. Said animal is, for example, a human or a human animal. Examples of the non-human animals include mammals, reptiles, birds, amphibians, vertebrates such as fish; shellfish; insects; Examples of the amphibian cells include Xenopus laevis oocytes. The insect cells include, for example, Sf21 cells (derived from Spodoptera frugiperda ), Sf9 cells (derived from Spodoptera), Tni cells (derived from Trichoplusia ni ), and High Five™ cells (derived from Trichoplusia ni). , S2 cells (Drosophila, Drosophila ) and the like. Examples of the cells include cells isolated from living organisms such as primary cultured cells, cultured cells, and the like. Examples of the mammalian cultured cells include HEK293T cells and Hela cells.
本明細書において、「袋状」または「袋状構造」は、内部に閉じた空間(閉鎖空間)を有する構造を意味する。本明細書において、前記「袋状」または「袋状構造」を「脂質膜構造体」と組合せて用いる場合、前記「袋状」または「袋状構造」は、カルシウムイオンが脂質膜を介して、内部から外部への移動、および/または、外部から内部への移動が検出可能な程度に脂質膜構造体の内外間でのカルシウムイオンの移動が制限された構造を意味する。前記カルシウムイオンの移動は、例えば、後述のカルシウム指示薬を用いて検出できる。 As used herein, "bag-like" or "bag-like structure" means a structure having a closed space (enclosed space) inside. In the present specification, when the "bag-like" or "bag-like structure" is used in combination with the "lipid membrane structure", the "bag-like" or "bag-like structure" means that calcium ions pass through the lipid membrane. , a structure in which movement of calcium ions between the inside and outside of the lipid membrane structure is restricted to such an extent that movement from the inside to the outside and/or movement from the outside to the inside is detectable. The movement of calcium ions can be detected using, for example, a calcium indicator described below.
本明細書において、「Or42a受容体」(Odorant receptor 42a)は、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来の嗅覚受容体であり、Orcoファミリー受容体とヘテロ複合体を形成することで、匂い物質の検出が可能なタンパク質を意味する。 As used herein, "Or42a receptor" (odorant receptor 42a) is an olfactory receptor derived from Drosophila melanogaster , and forms a heterocomplex with Orco family receptors to detect odorants. Means possible protein.
前記Or42a受容体は、例えば、Genbankにおいてアクセッション番号:NP_523622で登録されているアミノ酸配列(配列番号1)からなるポリペプチドがあげられる。また、前記Or42a受容体は、例えば、Genbankにおいてアクセッション番号:NM_078898で登録されている塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされているタンパク質があげられる。 The Or42a receptor is, for example, a polypeptide consisting of an amino acid sequence (SEQ ID NO: 1) registered in Genbank under accession number: NP_523622. The Or42a receptor is, for example, a protein encoded by a polynucleotide consisting of a base sequence registered in Genbank under accession number: NM_078898.
Or42a受容体のアミノ酸配列(配列番号1)
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Amino acid sequence of Or42a receptor (SEQ ID NO: 1)
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本明細書において、「Or43b受容体」(Odorant receptor 43b)は、キイロショウジョウバエ由来の嗅覚受容体であり、Orcoファミリー受容体とヘテロ複合体を形成することで、匂い物質の検出が可能なタンパク質を意味する。 As used herein, "Or43b receptor" (odorant receptor 43b) is an olfactory receptor derived from Drosophila melanogaster, and forms a heterocomplex with Orco family receptors to detect proteins capable of detecting odorants. means.
前記Or43b受容体は、例えば、Genbankにおいてアクセッション番号:NP_523656で登録されているアミノ酸配列(配列番号2)からなるポリペプチドおよび下記配列番号3のアミノ酸配列からなるポリペプチドがあげられる。下記配列番号2のアミノ酸配列と、下記配列番号3のアミノ酸配列とは、下線で示す2アミノ酸が異なるが、いずれもOr43b受容体として機能するポリペプチドである。また、前記Or43b受容体は、例えば、Genbankにおいてアクセッション番号:NM_078932で登録されている塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされているタンパク質があげられる。 Examples of the Or43b receptor include a polypeptide consisting of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) registered in Genbank under accession number: NP_523656 and a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 below. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 below and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 below differ in the two underlined amino acids, but both are polypeptides that function as Or43b receptors. Further, the Or43b receptor is, for example, a protein encoded by a polynucleotide consisting of a nucleotide sequence registered in Genbank under accession number: NM_078932.
Or43b受容体のアミノ酸配列(配列番号2)
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Amino acid sequence of Or43b receptor (SEQ ID NO: 2)
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Or43b受容体のアミノ酸配列(配列番号3)
MFGHFKLVYPAPISEPIQSRDSNAYMMETLRNSGLNLKNDFGIGRKIWRVFSFTYNMVILPVSFPINYVIHLAEFPPELLLQSLQLCLNTWCFALKFFTLIVYTHRLELANKHFDELDKYCVKPAEKRKVRDMVATITRLYLTFVVVYVLYATSTLLDGLLHHRVPYNTYYPFINWRVDRTQMYIQSFLEYFTVGYAIYVATATDSYPVIYVAALRTHILLLKDRIIYLGDPSNEGTSDPSYMFKSLVDCIKAHRTMLNFCDAIQPIISGTIFAQFIICGSILGIIMINMVLFADQSTRFGIVIYVMAVLLQTFPLCFYCNAIVDDCNELAHALFHSAWWVQDKRYQRTVIQFLQKLQQPMTFTAMNIFNINLATNINVAKFAFTVYAIASGMNLDQKLSIKE
Amino acid sequence of Or43b receptor (SEQ ID NO: 3)
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本明細書において、「Orcoファミリー受容体」(Orco共受容体、Or83b)は、キイロショウジョウバエ由来の嗅覚受容体であり、嗅覚受容体とヘテロ複合体を形成することで、匂い物質の検出が可能なタンパク質を意味する。前記嗅覚受容体は、例えば、前記Or42a受容体および前記Or43b受容体等があげられる。 As used herein, "Orco family receptor" (Orco co-receptor, Or83b) is an olfactory receptor derived from Drosophila melanogaster, and can detect odorants by forming a heterocomplex with the olfactory receptor. protein. Examples of the olfactory receptor include the Or42a receptor and the Or43b receptor.
前記Orcoファミリー受容体は、例えば、Genbankにおいてアクセッション番号:AAT71306で登録されているアミノ酸配列(配列番号4)からなるポリペプチドおよび下記配列番号5からなるポリペプチドがあげられる。下記配列番号4のアミノ酸配列と、下記配列番号5のアミノ酸配列とは、下線で示す1アミノ酸が異なるが、いずれもOrcoファミリー受容体として機能するポリペプチドである。また、前記Orcoファミリー受容体は、例えば、Genbankにおいてアクセッション番号:AY567998で登録されている塩基配列からなるポリヌクレオチドによりコードされているタンパク質があげられる。 Examples of the Orco family receptor include a polypeptide consisting of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 4) registered in Genbank under accession number: AAT71306 and a polypeptide consisting of the following SEQ ID NO: 5. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 below and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 below differ in one amino acid shown underlined, but both are polypeptides that function as Orco family receptors. Further, the Orco family receptor includes, for example, a protein encoded by a polynucleotide consisting of a base sequence registered in Genbank under accession number: AY567998.
Orcoファミリー受容体のアミノ酸配列(配列番号4)
MTTSMQPSKYTGLVADLMPNIRAMKYSGLFMHNFTGGSAFMKKVYSSVHLVFLLMQFTFILVNMALNAEEVNELSGNTITTLFFTHCITKFIYLAVNQKNFYRTLNIWNQVNTHPLFAESDARYHSIALAKMRKLFFLVMLTIVASATAWTTITFFGDSVKMVVDHETNSSIPVEIPRLPIKSFYPWNASHGMFYMISFAFQIYYVLFSMIHSNLCDVMFCSWLIFACEQLQHLKGIMKPLMELSASLDTYRPNSAALFRSLSANSKSELIHNEEKDPGTDMDMSGIYSSKADWGAQFRAPSTLQSFGGNGGGGNGLVNGANPNGLTKKQEMMVRSAIKYWVERHKHVVRLVAAIGDTYGAALLLHMLTSTIKLTLLAYQATKINGVNVYAFTVVGYLGYALAQVFHFCIFGNRLIEESSSVMEAAYSCHWYDGSEEAKTFVQIVCQQCQKAMSISGAKFFTVSLDLFASVLGAVVTYFMVLVQLK
Amino acid sequence of Orco family receptor (SEQ ID NO: 4)
MTTSMQPSKYTGLVADLMPNIRAMKYSGLFMHNFTGGSAFMKKVYSSVHLVFLLMQFTFILVNMALNAEEVNELSGNTITTLFFTHCITKFIYLAVNQKNFYRTLNIWNQVNTHPLFAESDARYHSIALAKMRKLFFLVMLT I VASATAWTTITFFGDSVKMVVDHETNSSIPVEIPRLPIKSFYPWNASHGMFYMISFAFQIYYVLFSMIHS NLCDVMFCSWLIFACEQLQHLKGIMKPLMELSASLDTYRPNSAALFRSLSANSKSELIHNEEKDPGTDMDMSGIYSSKADWGAQFRAPSTLQSFGGNGGGGNGLVNGANPNGLTKKQEMMVRSAIKYWVERHKHVVRLVAAIGDTYGAALLLHMLTSTIKLTLLAYQATKINGVNVYAFTVVGYLGYALAQVFHFCIFGNRLIEESSSVMEAAYSCHWY DGSEEAKTFVQIVCQQCQKAMSISGAKFFTVSLDLFASVLGAVVTYFMVLVQLK
Orcoファミリー受容体のアミノ酸配列(配列番号5)
MTTSMQPSKYTGLVADLMPNIRAMKYSGLFMHNFTGGSAFMKKVYSSVHLVFLLMQFTFILVNMALNAEEVNELSGNTITTLFFTHCITKFIYLAVNQKNFYRTLNIWNQVNTHPLFAESDARYHSIALAKMRKLFFLVMLTTVASATAWTTITFFGDSVKMVVDHETNSSIPVEIPRLPIKSFYPWNASHGMFYMISFAFQIYYVLFSMIHSNLCDVMFCSWLIFACEQLQHLKGIMKPLMELSASLDTYRPNSAALFRSLSANSKSELIHNEEKDPGTDMDMSGIYSSKADWGAQFRAPSTLQSFGGNGGGGNGLVNGANPNGLTKKQEMMVRSAIKYWVERHKHVVRLVAAIGDTYGAALLLHMLTSTIKLTLLAYQATKINGVNVYAFTVVGYLGYALAQVFHFCIFGNRLIEESSSVMEAAYSCHWYDGSEEAKTFVQIVCQQCQKAMSISGAKFFTVSLDLFASVLGAVVTYFMVLVQLK
Amino acid sequence of Orco family receptor (SEQ ID NO: 5)
MTTSMQPSKYTGLVADLMPNIRAMKYSGLFMHNFTGGSAFMKKVYSSVHLVFLLMQFTFILVNMALNAEEVNELSGNTITTLFFTHCITKFIYLAVNQKNFYRTLNIWNQVNTHPLFAESDARYHSIALAKMRKLFFLVMLT T VASATAWTTITFFGDSVKMVVDHETNSSIPVEIPRLPIKSFYPWNASHGMFYMISFAFQIYYVLFSMIHS NLCDVMFCSWLIFACEQLQHLKGIMKPLMELSASLDTYRPNSAALFRSLSANSKSELIHNEEKDPGTDMDMSGIYSSKADWGAQFRAPSTLQSFGGNGGGGNGLVNGANPNGLTKKQEMMVRSAIKYWVERHKHVVRLVAAIGDTYGAALLLHMLTSTIKLTLLAYQATKINGVNVYAFTVVGYLGYALAQVFHFCIFGNRLIEESSSVMEAAYSCHWY DGSEEAKTFVQIVCQQCQKAMSISGAKFFTVSLDLFASVLGAVVTYFMVLVQLK
前記Or42a受容体、前記Or43b受容体、および/または前記Orcoファミリー受容体は、それぞれ、機能等価物でもよい。前記機能等価物は、対象となるもとのタンパク質に対して、目的となる機能が同じであるが構造が異なる任意のものを意味する。前記Or42a受容体、前記Or43b受容体、および前記Orcoファミリー受容体の機能等価物としては、例えば、下記(1)または(2)のポリペプチドを含むタンパク質があげられる。
(1)配列番号1~5のいずれかのアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸の挿入、置換、欠失、および/または付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチド
(2)配列番号1~5のいずれかのアミノ酸配列に対して、80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチド
Each of said Or42a receptor, said Or43b receptor and/or said Orco family receptor may be a functional equivalent. Said functional equivalent means anything that has the same intended function but differs in structure from the original protein of interest. Examples of functional equivalents of the Or42a receptor, the Or43b receptor, and the Orco family receptor include proteins containing the following polypeptides (1) or (2).
(1) A polypeptide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are inserted, substituted, deleted, and/or added to any of the amino acid sequences of SEQ ID NOS: 1-5 (2) SEQ ID NOS: 1-5 A polypeptide consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity to any amino acid sequence of
前記(1)または(2)のポリペプチドは、ヘテロ複合体を形成する嗅覚受容体、すなわち、前記Or42a受容体、Or43b受容体、および/またはOrcoファミリー受容体とヘテロ複合体を形成し、匂い物質を検出可能なポリペプチドである。前記(1)および(2)が配列番号1のアミノ酸配列に由来するポリペプチドである場合、前記対応する嗅覚受容体は、前記Orcoファミリー受容体である。前記(1)および(2)が配列番号2または3のアミノ酸配列に由来するポリペプチドである場合、前記対応する嗅覚受容体は、前記Orcoファミリー受容体である。前記(1)および(2)が配列番号4または5のアミノ酸配列に由来するポリペプチドである場合、前記対応する嗅覚受容体は、前記Or42a受容体および/またはOr43b受容体である。 The polypeptide of (1) or (2) forms a heterocomplex with an olfactory receptor that forms a heterocomplex, that is, the Or42a receptor, Or43b receptor, and/or Orco family receptor, It is a polypeptide capable of detecting a substance. When said (1) and (2) are polypeptides derived from the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, said corresponding olfactory receptor is said Orco family receptor. When said (1) and (2) are polypeptides derived from the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 3, said corresponding olfactory receptor is said Orco family receptor. When said (1) and (2) are polypeptides derived from the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 or 5, said corresponding olfactory receptor is said Or42a receptor and/or Or43b receptor.
前記「1もしくは数個」は、前記(1)のポリペプチドが、機能等価物である範囲であればよい。前記(1)の「1もしくは数個」は、前記配列番号1~5の塩基配列において、例えば、1~96個、1~80個、1~72個、1~60個、1~48個、1~40個、1~24個、1~20個、1~19個、1~16個、1~14個、1~12個、1~9個、1~8個、1~6個、1~3個、1または2個、1個である。本明細書において、塩基数またはアミノ酸数等の個数の数値範囲は、例えば、その範囲に属する正の整数を全て開示するものである。つまり、例えば、「1~5個」との記載は、「1、2、3、4、5個」の全ての開示を意味する(以下、同様)。 The above "one or several" may be within the range that the polypeptide of (1) above is a functional equivalent. "One or several" of (1) is, for example, 1 to 96, 1 to 80, 1 to 72, 1 to 60, 1 to 48 in the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 5. , 1-40, 1-24, 1-20, 1-19, 1-16, 1-14, 1-12, 1-9, 1-8, 1-6 , 1 to 3, 1 or 2, 1. In this specification, the numerical range of numbers such as the number of bases or the number of amino acids, for example, discloses all positive integers belonging to the range. That is, for example, the description of "1 to 5" means disclosure of all "1, 2, 3, 4, 5" (the same shall apply hereinafter).
前記「同一性」は、前記(2)のポリペプチドが、機能等価物である範囲であればよい。前記(2)の同一性は、前記配列番号1~5のアミノ酸配列に対して、例えば、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上である。前記「同一性」は、2つの塩基配列またはアミノ酸配列をアライメントすることによって求めることができる(以下、同様)。前記アライメントは、例えば、BLAST、FASTA等を用いてデフォルトのパラメータで算出できる。 The "identity" may be within the range that the polypeptides of (2) are functional equivalents. The identity of (2) is, for example, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more to the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 to 5. 99% or more. The "identity" can be determined by aligning two base sequences or amino acid sequences (the same applies hereinafter). The alignment can be calculated with default parameters using, for example, BLAST, FASTA, or the like.
本明細書において、「匂い物質」(以下、「匂い分子」ともいう)は、嗅覚受容体を
活性化可能な分子を意味する。本明細書において、前記「匂い物質」を、特定の嗅覚受容体と組合せて用いる場合、前記匂い物質は、前記特定の嗅覚受容体を活性化可能な分子を意味する。具体例として、前記匂い物質を前記Or42a受容体と組合せて用いる場合、前記匂い物質は、前記Or42a受容体と共受容体とのカルシウムチャネルを介したカルシウムイオンの移動を可能にする物質を意味する。また、前記匂い物質を前記Or43b受容体と組合せて用いる場合、前記匂い物質は、前記Or43b受容体と共受容体とのカルシウムチャネルを介したカルシウムイオンの移動を可能にする物質を意味する。
As used herein, "odorant" (hereinafter also referred to as "odorant molecule") means a molecule capable of activating an olfactory receptor. In the present specification, when the "odorant" is used in combination with a specific olfactory receptor, the odorant means a molecule capable of activating the specific olfactory receptor. As a specific example, when the odorant is used in combination with the Or42a receptor, the odorant means a substance that enables the movement of calcium ions through calcium channels between the Or42a receptor and the co-receptor. . In addition, when the odorant is used in combination with the Or43b receptor, the odorant means a substance that enables the movement of calcium ions between the Or43b receptor and the co-receptor through the calcium channel.
前記匂い物質は、例えば、2-ブタノン(2-Butanone)、酪酸エチル(Ethyl butyrate)、2,3-ブタンジオン(2,3-Butanedion)、2-ヘプタノン(2-Heptanone)、1-ブタノール(1-Butanol)、トランス-2-ブテン酸エチル(Ethyl trans-2-Butenoate)、酢酸イソブチル(Isobutyl acetate)、酪酸メチル(Methyl butyrate)、シス-2-ヘキセン-1-オール(Z2-Hexenol)、および2-ペンタノール(2-Pentanol)等があげられる。前記嗅覚受容体がOr42a受容体を含む場合、前記匂い物質は、例えば、2-ブタノン、酪酸エチル、2,3-ブタンジオン、2-ヘプタノン、1-ブタノール、および酪酸メチル等があげられる。前記嗅覚受容体が前記Or43b受容体を含む場合、前記匂い物質は、例えば、トランス-2-ブテン酸エチル、酪酸エチル、酢酸イソブチル、酪酸メチル、シス-2-ヘキセン-1-オール、および2-ペンタノール等があげられる。前記匂い物質は、爆発物または爆発物から発せられる匂い物質でもよい。 The odorants include, for example, 2-Butanone, Ethyl butyrate, 2,3-Butanedione, 2-Heptanone, 1-butanol (1 -Butanol), Ethyl trans-2-Butenoate, Isobutyl acetate, Methyl butyrate, cis-2-Hexen-1-ol (Z2-Hexenol), and 2-pentanol (2-Pentanol) and the like. When the olfactory receptor contains the Or42a receptor, the odorants include, for example, 2-butanone, ethyl butyrate, 2,3-butanedione, 2-heptanone, 1-butanol, and methyl butyrate. When the olfactory receptor comprises the Or43b receptor, the odorants are, for example, trans-2-ethyl butyrate, ethyl butyrate, isobutyl acetate, methyl butyrate, cis-2-hexen-1-ol, and 2- Pentanol and the like can be mentioned. The odorant may be an explosive or an odorant emitted from an explosive.
本明細書において、「カルシウム指示薬」は、カルシウムイオン(Ca2+)との結合または解離により、その蛍光特性が変化する物質を意味する。前記カルシウム指示薬は、タンパク質でもよいし、化合物でもよい。 As used herein, "calcium indicator" means a substance whose fluorescence properties change upon binding or dissociation with calcium ions (Ca 2+ ). The calcium indicator may be a protein or a compound.
前記カルシウム指示薬がタンパク質の場合、前記カルシウム指示薬は、例えば、カルシウム依存性蛍光タンパク質またはカルシウム依存性蛍光タンパク質複合体があげられる。 When the calcium indicator is a protein, the calcium indicator may be, for example, a calcium-dependent fluorescent protein or a calcium-dependent fluorescent protein complex.
本明細書において、「カルシウム依存性蛍光タンパク質」または「カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体」は、カルシウムイオンの有無または濃度依存的に、蛍光特性が変化する蛍光タンパク質または蛍光タンパク質の複合体を意味する。前記カルシウム依存性蛍光タンパク質および前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、例えば、カルシウムイオンの存在もしくは非存在、もしくはカルシウムイオンの濃度依存的に、複合体を形成する、または複合体が解離する。この結果、前記カルシウム依存性蛍光タンパク質および前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、例えば、カルシウムイオンが存在すると、励起光により蛍光を発する、または励起光により生じる蛍光の蛍光強度が増強し、カルシウムイオンが存在しないと、励起光により蛍光を発しない、または励起光により生じる蛍光の蛍光強度が減弱する。また、前記カルシウム依存性蛍光タンパク質および前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、例えば、カルシウムイオンが存在すると、励起光により蛍光を発さない、または励起光により生じる蛍光の蛍光強度が減弱し、カルシウムが存在しないと、励起光により蛍光を発する、または励起光により生じる蛍光の蛍光強度が増強する。前記カルシウム依存性蛍光タンパク質および前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、例えば、カルシウムイオンの濃度依存的に、励起光により生じる蛍光の蛍光強度が増加または減弱してもよい。 As used herein, "calcium-dependent fluorescent protein" or "calcium-dependent fluorescent protein complex" means a fluorescent protein or a fluorescent protein complex whose fluorescence properties change depending on the presence or concentration of calcium ions. . The calcium-dependent fluorescent protein and the calcium-dependent fluorescent protein complex form a complex or dissociate depending on, for example, the presence or absence of calcium ions or the concentration of calcium ions. As a result, in the presence of calcium ions, the calcium-dependent fluorescent protein and the calcium-dependent fluorescent protein complex, for example, emit fluorescence by excitation light, or the fluorescence intensity of fluorescence generated by excitation light is enhanced. In the absence of , no fluorescence is emitted by the excitation light, or the fluorescence intensity of the fluorescence generated by the excitation light is attenuated. In the presence of calcium ions, the calcium-dependent fluorescent protein and the calcium-dependent fluorescent protein complex, for example, do not emit fluorescence by excitation light, or the fluorescence intensity of fluorescence generated by excitation light is attenuated. In the absence of the excitation light, fluorescence is emitted or the fluorescence intensity of the fluorescence generated by the excitation light is enhanced. The calcium-dependent fluorescent protein and the calcium-dependent fluorescent protein complex may, for example, increase or decrease the fluorescence intensity of fluorescence generated by excitation light in a calcium ion concentration-dependent manner.
前記カルシウムイオン依存性蛍光タンパク質は、例えば、エクオリン(aequorin)があげられる。前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、例えば、GCaMPがあげられる。 Examples of the calcium ion-dependent fluorescent protein include aequorin. Examples of the calcium-dependent fluorescent protein complex include GCaMP.
本明細書において、「GCaMP」は、円順列変異型(circular permutated)緑色蛍光タンパク(cpGFP)と、カルモジュリンと、ミオシン軽鎖キナーゼのM13断片とを連結させた融合タンパク質であり、カルシウムイオンの濃度依存的に、所定の波長の蛍光強度が変化する。具体的には、前記GCaMPは、前記カルシウムイオンが存在すると、前記カルモジュリンがカルシウムイオンと結合し、この結果、前記融合タンパク質の構造が変化し、蛍光強度が増加する。前記GCaMPは、例えば、GCaMP6s(配列番号6、参考文献1)、G-CaMP(参考文献2)、G-CaMP1.6(参考文献3)、GCaMP2(参考文献4)、GCaMP3(参考文献5)、GCaMP4.1(参考文献6)、GCaMP5(参考文献7)、GCaMP6(参考文献8)、GCaMP7(参考文献8)、GCaMP8(参考文献8)、GCaMP6f(参考文献1)、GCaMP6m(参考文献1)、jGCaMP7f(参考文献9)、jGCaMP7S(参考文献9)、jGCaMP7b(参考文献9)、jGCaMP7(参考文献9)等があげられる。前記所定の波長は、例えば、蛍光波長495~570nmである。前記蛍光波長は、例えば、励起波長450~495nmの際に生じる蛍光波長である。
参考文献1:Chen, TW. et al. Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity. Nature 499, 295-300 (2013).
参考文献2:Nakai, J et al., A high signal-to-noise Ca2+ probe composed of a single green fluorescent protein. Nat Biotechnol 19, 137-141 (2001).
参考文献3:Masamichi Ohkura et al., Genetically Encoded Bright Ca2+ Probe Applicable for Dynamic Ca2+ Imaging of Dendritic Spines, Analytical Chemistry 2005 77 (18), 5861-5869
参考文献4:Yvonne N. Tallini et al., Imaging cellular signals in the heart in vivo: Cardiac expression of the high-signal Ca2+ indicator GCaMP2, PNAS March 21, 2006 103 (12) 4753-4758
参考文献5:Tian, L. et al., Imaging neural activity in worms, flies and mice with improved GCaMP calcium indicators. Nat Methods 6, 875-881 (2009).
参考文献6:Shindo A et al., (2010) Tissue-Tissue Interaction-Triggered Calcium Elevation Is Required for Cell Polarization during Xenopus Gastrulation. PLoS ONE 5(2): e8897
参考文献7:Jasper Akerboom et al. Optimization of a GCaMP Calcium Indicator for Neural Activity Imaging, Journal of Neuroscience 3 October 2012, 32 (40) 13819-13840
参考文献8:Ohkura M et al. (2012) Genetically Encoded Green Fluorescent Ca2+ Indicators with Improved Detectability for Neuronal Ca2+ Signals. PLoS ONE 7(12): e51286.
参考文献9:Dana, H.. et al. High-performance calcium sensors for imaging activity in neuronal populations and microcompartments. Nat Methods 16, 649-657 (2019).
As used herein, "GCaMP" is a fusion protein linking circular permutated green fluorescent protein (cpGFP), calmodulin, and the M13 fragment of myosin light chain kinase. Depending, the fluorescence intensity at a given wavelength changes. Specifically, in the presence of calcium ions, calmodulin binds to calcium ions in GCaMP, resulting in a change in the structure of the fusion protein and an increase in fluorescence intensity. The GCaMP is, for example, GCaMP6s (SEQ ID NO: 6, reference 1), G-CaMP (reference 2), G-CaMP1.6 (reference 3), GCaMP2 (reference 4), GCaMP3 (reference 5) , GCaMP4.1 (reference 6), GCaMP5 (reference 7), GCaMP6 (reference 8), GCaMP7 (reference 8), GCaMP8 (reference 8), GCaMP6f (reference 1), GCaMP6m (reference 1 ), jGCaMP7f (reference document 9), jGCaMP7S (reference document 9), jGCaMP7b (reference document 9), jGCaMP7 (reference document 9), and the like. The predetermined wavelength is, for example, a fluorescence wavelength of 495-570 nm. The fluorescence wavelength is, for example, the fluorescence wavelength occurring at an excitation wavelength of 450-495 nm.
Reference 1: Chen, TW. et al. Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity. Nature 499, 295-300 (2013).
Reference 2: Nakai, J et al., A high signal-to-noise Ca 2+ probe composed of a single green fluorescent protein. Nat Biotechnol 19, 137-141 (2001).
Reference 3: Masamichi Ohkura et al., Genetically Encoded Bright Ca2+ Probe Applicable for Dynamic Ca2 + Imaging of Dendritic Spines, Analytical Chemistry 2005 77 (18), 5861-5869
Reference 4: Yvonne N. Tallini et al., Imaging cellular signals in the heart in vivo: Cardiac expression of the high-signal Ca 2+ indicator GCaMP2, PNAS March 21, 2006 103 (12) 4753-4758
Reference 5: Tian, L. et al., Imaging neural activity in worms, flies and mice with improved GCaMP calcium indicators. Nat Methods 6, 875-881 (2009).
Reference 6: Shindo A et al., (2010) Tissue-Tissue Interaction-Triggered Calcium Elevation Is Required for Cell Polarization during Xenopus Gastrulation. PLoS ONE 5(2): e8897
Reference 7: Jasper Akerboom et al. Optimization of a GCaMP Calcium Indicator for Neural Activity Imaging, Journal of
Reference 8: Ohkura M et al. (2012) Genetically Encoded Green Fluorescent Ca2+ Indicators with Improved Detectability for Neuronal Ca2+ Signals. PLoS ONE 7(12): e51286.
Reference 9: Dana, H.. et al. High-performance calcium sensors for imaging activity in neuronal populations and microcompartments.
GCaMP6sのアミノ酸配列(配列番号6)
MGSHHHHHHGMASMTGGQQMGRDLYDDDDKDLATMVDSSRRKWNKTGHAVRAIGRLSSLENVYIKADKQKNGIKANFHIRHNIEDGGVQLAYHYQQNTPIGDGPVLLPDNHYLSVQSKLSKDPNEKRDHMVLLEFVTAAGITLGMDELYKGGTGGSMVSKGEELFTGVVPILVELDGDVNGHKFSVSGEGEGDATYGKLTLKFICTTGKLPVPWPTLVTTLTYGVQCFSRYPDHMKQHDFFKSAMPEGYIQERTIFFKDDGNYKTRAEVKFEGDTLVNRIELKGIDFKEDGNILGHKLEYNLPDQLTEEQIAEFKEAFSLFDKDGDGTITTKELGTVMRSLGQNPTEAELQDMINEVDADGDGTIDFPEFLTMMARKMKYRDTEEEIREAFGVFDKDGNGYISAAELRHVMTNLGEKLTDEEVDEMIREADIDGDGQVNYEEFVQMMTAK
Amino acid sequence of GCaMP6s (SEQ ID NO: 6)
MGSHHHHHHGMASMTGGQQMGRDLYDDDDKDLATMVDSSRRKWNKTGHAVRAIGRLSSLENVYIKADKQKNGIKANFHIRHNIEDGGVQLAYHYQQNTPIGDGPVLLPDNHYLSVQSKLSKDPNEKRDHMVLLEFVTAAGITLGMDELYKGGTGGSMVSKGEELFTGVVPILVELDGDVNGHKFSVSGEGEGDATYGKLTLKFICTTGKLPVP WPTLVTTLTYGVQCFSRYPDHMKQHDFFKSAMPEGYIQERTIFFKDDGNYKTRAEVKFEGDTLVNRIELKGIDFKEDGNILGHKLEYNLPDQLTEEQIAEFKEAFSLFDKDGDGTITTKELGTVMRSLGQNPTEAELQDMINEVDADGDGTIDFPEFLTMMARKMKYRDTEEEIREAFGVFDKDGNGYISAAELRHVMTNLGEKLTDEEVDEMIREADIDGDGQ VNYEEFVQMMTAK
前記GCaMP6sは、それぞれ、機能等価物でもよい。前記GCaMP6sの機能等価物としては、例えば、下記(3)または(4)のポリペプチドを含むタンパク質があげられる。
(3)配列番号6のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸の挿入、置換、欠失、および/または付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチド
(4)配列番号6のアミノ酸配列に対して、80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチド
Each of said GCaMP6s may be a functional equivalent. Examples of functional equivalents of GCaMP6s include proteins containing the following polypeptides (3) or (4).
(3) A polypeptide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are inserted, substituted, deleted, and/or added to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 (4) For the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, A polypeptide consisting of an amino acid sequence with 80% or more identity
前記(3)または(4)のポリペプチドは、カルシウムイオンの濃度依存的に、前期所定の波長の蛍光強度が変化するポリペプチドである。 The polypeptide of (3) or (4) is a polypeptide whose fluorescence intensity at a predetermined wavelength changes depending on the concentration of calcium ions.
前記「1もしくは数個」は、前記(3)のポリペプチドが、機能等価物である範囲であればよい。前記(3)の「1もしくは数個」は、前記配列番号6の塩基配列において、例えば、1~90個、1~67個、1~45個、1~22個、1~18個、1~13個、1~9個、1~8個、1~6個、1~3個、1または2個、1個である。 The above "one or several" may be within the range that the polypeptide of (3) above is a functional equivalent. The "one or several" of (3) is, for example, 1 to 90, 1 to 67, 1 to 45, 1 to 22, 1 to 18, 1 ~13, 1-9, 1-8, 1-6, 1-3, 1 or 2, 1.
前記「同一性」は、前記(4)のポリペプチドが、機能等価物である範囲であればよい。前記(4)の同一性は、前記配列番号6のアミノ酸配列に対して、例えば、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上である。 The "identity" may be within the range that the polypeptides of (4) are functional equivalents. The identity of (4) with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 is, for example, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more.
前記カルシウム指示薬が化合物の場合、前記カルシウム指示薬は、例えば、Quin-2、Fura-2、Indo-1、Fluo-3、Rhod-2等があげられる。 When the calcium indicator is a compound, examples of the calcium indicator include Quin-2, Fura-2, Indo-1, Fluo-3, Rhod-2 and the like.
前記カルシウム指示薬は、例えば、前記脂質膜構造体内に配置されてもよいし、脂質膜構造体外に配置されてもよいが、前記匂い物質をより高い感度で検出できることから、前記脂質膜構造体内が好ましい。前記カルシウム指示薬が、前記脂質膜構造体内に配置されている場合、前記カルシウム指示薬は、例えば、前記脂質膜上に配置されてもよいし、前記脂質膜の袋状構造の内部、すなわち、前記脂質膜構造体の内部空間に配置されてもよい。前記カルシウム指示薬が前記脂質膜構造体外に配置されている場合、前記カルシウム指示薬は、例えば、後述の電解質液に含有される。 The calcium indicator may be placed, for example, inside the lipid membrane structure or outside the lipid membrane structure. preferable. When the calcium indicator is placed inside the lipid membrane structure, the calcium indicator may be placed, for example, on the lipid membrane or inside the bag-like structure of the lipid membrane, that is, the lipid It may be arranged in the internal space of the membrane structure. When the calcium indicator is arranged outside the lipid membrane structure, the calcium indicator is contained, for example, in an electrolyte solution described below.
前記カルシウム指示薬における蛍光特性の変化は、例えば、フローサイトメトリー法、蛍光顕微鏡による経時的な観察による方法等の常法により検出または測定できる。 Changes in the fluorescence properties of the calcium indicator can be detected or measured by conventional methods such as flow cytometry and observation over time using a fluorescence microscope.
本明細書において、「電解質液」は、水性溶媒で電離する電解質を含有する水性溶媒を意味する。前記電解質は、例えば、カリウムイオン(K+)、ナトリウムイオン(Na+)、カルシウムイオン(Ca2+)、マグネシウムイオン(Mg2+)等の陽イオンと、塩化物イオン(Cl-)、リン酸イオン(PO4 3-)、リン酸水素イオン(HPO4 2-)、リン酸二水素イオン(H2PO4 -)、炭酸イオン(CO3 2-)、炭酸水素イオン(HCO3 -)等の陰イオンとから構成される。前記電解質液のカルシウムイオンの濃度は、例えば、0.1~100mmol/l、0.1~10mmol/l、1~10mmol/l、2.5~7.5mmol/lである。 As used herein, "electrolyte liquid" means an aqueous solvent containing an electrolyte that ionizes in the aqueous solvent. The electrolyte includes, for example, cations such as potassium ions (K + ), sodium ions (Na + ), calcium ions (Ca 2+ ), magnesium ions (Mg 2+ ), chloride ions (Cl − ), and phosphate ions. (PO 4 3- ), hydrogen phosphate ion (HPO 4 2- ), dihydrogen phosphate ion (H 2 PO 4 - ), carbonate ion (CO 3 2- ), hydrogen carbonate ion (HCO 3 - ), etc. It is composed of an anion. The concentration of calcium ions in the electrolyte liquid is, for example, 0.1 to 100 mmol/l, 0.1 to 10 mmol/l, 1 to 10 mmol/l, and 2.5 to 7.5 mmol/l.
前記電解質液のカルシウムイオン濃度は、前記袋状の脂質膜の内部のカルシウムイオン濃度と異なることが好ましい。これにより、本開示の脂質膜構造体は、前記匂い物質が存在すると、前記脂質膜構造体における嗅覚受容体のカルシウムチャネルを通じて、前記脂質膜構造体の外部から内部、または内部から外部へのカルシウムイオンの移動が生じ、これを検出することにより、前記匂い物質の存在もしくは非存在、または濃度を好適に検出できる。前記電解質液のカルシウムイオン濃度は、前記袋状の脂質膜の内部のカルシウムイオン濃度より高い濃度とすることがより好ましい。これにより、本開示の脂質膜構造体は、例えば、前記匂い物質をより高い感度で検出できる。前記脂質膜構造体が細胞である場合、前記袋状の脂質膜の内部のカルシウムイオン濃度は、例えば、細胞質のカルシウムイオン濃度である。前記匂い物質が存在すると、前記脂質膜構造体の外部から内部にカルシウムイオンが移動する場合、前記脂質膜構造体の内部のカルシウムイオンの濃度(CI)と、前記脂質膜構造体の外部、すなわち、前記電解質液のカルシウムイオン濃度(CO)とのカルシウムイオンの濃度比(CO/CI)は、例えば、102~108、103~107、103~106であり、前記匂い物質をより高い感度で検出できることから、好ましくは、103~107、103~106である。また、前記匂い物質が存在すると、前記脂質膜構造体の内部から外部にカルシウムイオンが移動する場合、前記脂質膜構造体の内部のカルシウムイオンの濃度(CI)と、前記脂質膜構造体の外部、すなわち、前記電解質液のカルシウムイオン濃度(CO)とのカルシウムイオンの濃度比(CI/CO)は、例えば、102~108、103~107、103~106であり、前記匂い物質をより高い感度で検出できることから、好ましくは、103~107、103~106である。 The calcium ion concentration of the electrolyte liquid is preferably different from the calcium ion concentration inside the bag-like lipid membrane. Thereby, in the lipid membrane structure of the present disclosure, when the odorant is present, calcium flows from the outside to the inside of the lipid membrane structure or from the inside to the outside through the calcium channel of the olfactory receptor in the lipid membrane structure. A movement of ions occurs, and by detecting this, the presence or absence or concentration of the odorant can be preferably detected. More preferably, the calcium ion concentration of the electrolyte solution is higher than the calcium ion concentration inside the bag-like lipid membrane. Thereby, the lipid membrane structure of the present disclosure can detect, for example, the odorant with higher sensitivity. When the lipid membrane structure is a cell, the calcium ion concentration inside the bag-like lipid membrane is, for example, the cytoplasmic calcium ion concentration. When the presence of the odorant causes calcium ions to move from the outside to the inside of the lipid membrane structure, the concentration of calcium ions inside the lipid membrane structure (C I ) and the outside of the lipid membrane structure, That is, the calcium ion concentration ratio (C O /C I ) to the calcium ion concentration (C O ) of the electrolyte liquid is, for example, 10 2 to 10 8 , 10 3 to 10 7 , 10 3 to 10 6 . , preferably 10 3 to 10 7 , 10 3 to 10 6 because the odorant can be detected with higher sensitivity. Further, when calcium ions move from the inside of the lipid membrane structure to the outside when the odorant exists, the concentration of calcium ions inside the lipid membrane structure (C I ) and the concentration of the lipid membrane structure The calcium ion concentration ratio (C I /C O ) to the calcium ion concentration (C O ) of the external, that is, the electrolyte liquid is, for example, 10 2 to 10 8 , 10 3 to 10 7 , 10 3 to 10 6 and preferably 10 3 to 10 7 , 10 3 to 10 6 since the odorant can be detected with higher sensitivity.
本明細書において、「ポリヌクレオチド」は、デオキシリボヌクレオチド(DNA)、リボヌクレオチド(RNA)、および/または改変ヌクレオチドのポリマーを意味する。前記ポリヌクレオチドは、一本鎖のポリヌクレオチドでもよいし、二本鎖のポリヌクレオチドでもよい。 As used herein, "polynucleotide" means a polymer of deoxyribonucleotides (DNA), ribonucleotides (RNA), and/or modified nucleotides. The polynucleotide may be a single-stranded polynucleotide or a double-stranded polynucleotide.
本明細書において、「ポリペプチド」は、は、未修飾アミノ酸(天然のアミノ酸)、修飾アミノ酸、および/または人工アミノ酸から構成されるポリマーを意味する。前記ポリペプチドは、例えば、10アミノ酸以上の長さを有するペプチドである。 As used herein, "polypeptide" means a polymer composed of unmodified (naturally occurring), modified, and/or artificial amino acids. Said polypeptide is, for example, a peptide having a length of 10 amino acids or more.
本明細書において、「発現ベクター」または「ベクター」は、in vitroまたはin vivoにおいて、宿主細胞に送達される核酸を含む組換えプラスミドまたはウイルスを意味する。 As used herein, "expression vector" or "vector" refers to a recombinant plasmid or virus containing a nucleic acid that is delivered to a host cell in vitro or in vivo .
本明細書で使用する用語は、特に言及しない限り、当該技術分野で通常用いられる意味で用いることができる。 The terms used herein have the meanings commonly used in the technical field unless otherwise specified.
以下に、本発明の一例について、実施形態を用い、図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態には限定されない。また、本明細書および各実施形態における説明は、特に言及しない限り、互いに援用可能である。 An example of the present invention will be described below using embodiments and with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. Also, the descriptions in this specification and each embodiment can be used with each other unless otherwise specified.
(遺伝子導入細胞)
本実施形態は、脂質膜構造体の一例として、前記脂質膜構造体が、前記遺伝子発現ベクターにより遺伝子導入された嗅覚受容体が発現する細胞(遺伝子導入細胞)であり、前記脂質膜が、細胞膜である例である。図1に、本実施形態の遺伝子導入細胞1の概略図を示す。図1に示すように、本実施形態の遺伝子導入細胞1は、細胞膜である脂質膜10上に嗅覚受容体20および共受容体200を発現している。嗅覚受容体20は、Or42a受容体およびOr43b受容体の少なくとも一方を含む。共受容体200は、Orcoファミリー受容体を含む。これ以外の点は、特に制限されない。
(Gene-introduced cells)
In this embodiment, as an example of a lipid membrane structure, the lipid membrane structure is a cell (gene-introduced cell) expressing an olfactory receptor transfected with the gene expression vector, and the lipid membrane is a cell membrane. is an example. FIG. 1 shows a schematic diagram of a gene-introduced
図1において、遺伝子導入細胞1は、脂質膜10内に蛍光タンパク質複合体30を発現している。蛍光タンパク質複合体30は、カルシウムイオン(Ca2+)300との結合により構造変化が生じることで、蛍光を発光可能である。ただし、これには制限されず、遺伝子導入細胞1は、蛍光タンパク質複合体30を含まなくてもよい。後述のように、本発明は、カルシウムイオンの濃度の変化を測定可能な機器と組合わせて使用することにより、蛍光タンパク質複合体30を含まなくても、匂い分子100を検出可能である。
In FIG. 1, gene-introduced
遺伝子導入細胞1は、特に制限されず、例えば、Sf21細胞、およびアフリカツメガエル(Xenopus laevis)卵母細胞の少なくとも一方である。前記Sf21細胞は、ヨトウガ(Spodoptera frugiperda)由来の昆虫細胞である。ただし、これには制限されず、前記遺伝子導入細胞は、ヨトウガ(Spodoptera frugiperda)由来のSf9細胞、イラクサギンウワバ(Trichoplusia ni)由来のTni細胞、およびHigh Five細胞等を用いることもできる。
The
遺伝子導入細胞1は、例えば、後述するように、嗅覚受容体20および蛍光タンパク質複合体30をそれぞれコードする遺伝子を、前記細胞に導入し、これを発現させることにより、作製することができる。
The gene-introduced
嗅覚受容体20は、Or42a受容体およびOr43b受容体の少なくとも一方を含む。前記Or42a受容体、および前記Or43b受容体は、それぞれ、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来の嗅覚受容体タンパク質である。
嗅覚受容体20は、匂い分子100と特異的に結合可能である。前記Or42a受容体および前記Or43b受容体は、それぞれ、検出対象の匂い分子と特異的に結合可能である。
前記匂い分子は、具体的には、例えば、図2に示す、2-ブタノン(2-Butanone)、酪酸エチル(Ethyl butyrate)、2,3-ブタンジオン(2,3-Butanedion)、2-ヘプタノン(2-Heptanone)、1-ブタノール(1-Butanol)、トランス-2-ブテン酸エチル(Ethyl trans-2-Butenoate)、酢酸イソブチル(Isobutyl acetate)、酪酸メチル(Methyl butyrate)、シス-2-ヘキセン-1-オール(Z2-Hexenol)、および2-ペンタノール(2-Pentanol)等があげられる。前記嗅覚受容体が前記Or42a受容体を含む場合、前記匂い分子は、例えば、2-ブタノン、酪酸エチル、2,3-ブタンジオン、2-ヘプタノン、1-ブタノール、および酪酸メチルである。前記嗅覚受容体が前記Or43b受容体を含む場合、前記匂い分子は、例えば、トランス-2-ブテン酸エチル、酪酸エチル、酢酸イソブチル、酪酸メチル、シス-2-ヘキセン-1-オール、および2-ペンタノールである。前記匂い分子は、例えば、爆発物から発せられる匂い分子でもよい。前記「爆発物から発せられる分子」は、例えば、爆発物を構成する物質および爆発物の製造工程で生じる不純物を含む。前記「爆発物から発せられる分子」は、例えば、2-ブタノンである。本実施形態の遺伝子導入細胞1によれば、爆発物から発せられる分子を好適に検出できる。
Specifically, the odor molecules are, for example, 2-butanone, ethyl butyrate, 2,3-butanedione, 2-heptanone ( 2-Heptanone), 1-Butanol, Ethyl trans-2-Butenoate, Isobutyl acetate, Methyl butyrate, cis-2-hexene- 1-ol (Z2-Hexenol), 2-pentanol (2-Pentanol), and the like. When said olfactory receptor comprises said Or42a receptor, said odorant molecules are, for example, 2-butanone, ethyl butyrate, 2,3-butanedione, 2-heptanone, 1-butanol, and methyl butyrate. When the olfactory receptor comprises the Or43b receptor, the odorant molecules are, for example, trans-2-ethyl butyrate, ethyl butyrate, isobutyl acetate, methyl butyrate, cis-2-hexen-1-ol, and 2- Pentanol. Said odorant molecule may be, for example, an odorant molecule emitted from an explosive. The "molecules emitted from explosives" include, for example, substances constituting explosives and impurities generated in the manufacturing process of explosives. The "molecule emitted from the explosive" is, for example, 2-butanone. According to the gene-introduced
嗅覚受容体20は、例えば、図1に示すように、Orcoファミリー受容体(Olfactory receptor co-receptor;以下、Orco受容体ともいう。)200とのヘテロ複合体を形成することにより、カルシウムチャネルを形成する。Orcoファミリー受容体200は、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来の受容体タンパク質である。
蛍光タンパク質複合体30は、カルシウムイオン300との結合により構造変化が生じることで、蛍光を発光可能または蛍光の強度が変化するように構成されている。蛍光タンパク質複合体30は、例えば、GCaMPがあげられる。図3に示すように、前記GCaMPは、カルシウム結合型タンパク質であるカルモジュリンと蛍光タンパク質であるEGFPとが結合したタンパク質である。前記GCaMPにおいて、カルモジュリンにカルシウムイオンが結合すると、EGFPの構造が折りたたまれて蛍光能を回復することで蛍光を発する。前記GCaMPは、複数の変異型を含む。前記GCaMPの変異体は、例えば、GCaMP6sがあげられる。
GCaMP6sは、カルシウムイオンが結合した状態で、例えば、励起波長450~495nm、蛍光波長495~570nmにより、検出することができる。 GCaMP6s can be detected, for example, with an excitation wavelength of 450-495 nm and a fluorescence wavelength of 495-570 nm in a calcium ion-bound state.
本実施形態の遺伝子導入細胞1では、嗅覚受容体20を活性化可能な匂い分子100が存在すると、嗅覚受容体20とOrcoファミリー受容体200とから形成されるカルシウムチャネルが開放され、遺伝子導入細胞1の外部から内部にカルシウムイオン300の流入が生じる。また、遺伝子導入細胞1の内部には、カルシウムイオン300との結合により蛍光特性が変化する蛍光タンパク質複合体30が存在する。このため、遺伝子導入細胞1の外部から内部にカルシウムイオン300の流入が生じると、蛍光タンパク質複合体30とカルシウムイオン300との結合が生じ、蛍光タンパク質30が励起光の照射により蛍光を発するようになる。したがって、遺伝子導入細胞1では、前記蛍光の有無の変化または強度変化が生じるため、これらの検出により、匂い分子100の存在および濃度を検出できる。他方、嗅覚受容体20を活性化可能な匂い分子100が存在しないと、嗅覚受容体20とOrcoファミリー受容体200とから形成されるカルシウムチャネルは閉鎖された状態を維持し、遺伝子導入細胞1の外部から内部にカルシウムイオン300の流入が生じない。そうすると、蛍光タンパク質複合体30とカルシウムイオン300との結合が新たに生じないため、遺伝子導入細胞1では、前記蛍光の有無の変化または強度変化が生じない。このため、遺伝子導入細胞1では、前記蛍光の有無の変化または強度変化の検出により、匂い分子100の非存在も検出できる。したがって、遺伝子導入細胞1によれば、匂い分子100を検出することができる。また、遺伝子導入細胞1は、例えば、前記匂い分子の検出のための遺伝子導入細胞ということもできる。また、遺伝子導入細胞1によれば、後述するように、爆発物から発せられる匂い分子を検出することができる。遺伝子導入細胞1は、例えば、爆発物の検出のための遺伝子導入細胞ということもできる。
In the gene-introduced
なお、本実施形態では、前記脂質膜構造体が細胞である例をあげて説明したが、本発明はこれに限定されない。前記脂質膜構造体は、前述の機序で動作するため、前記嗅覚受容体および前記共受容体を有する袋状構造の脂質膜であれば、同様に機能するといえる。 In this embodiment, an example in which the lipid membrane structure is a cell has been described, but the present invention is not limited to this. Since the lipid membrane structure operates by the mechanism described above, it can be said that a lipid membrane having a bag-like structure having the olfactory receptor and the co-receptor functions similarly.
(遺伝子導入用ベクター)
本実施形態の遺伝子導入用ベクターは、嗅覚受容体および共受容体をコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドであって、前記嗅覚受容体は、Or42a受容体およびOr43b受容体の少なくとも一方を含み、前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む。本実施形態の遺伝子導入用ベクターは、これら以外の点は、特に制限されない。
(Gene introduction vector)
The gene transfer vector of this embodiment is a polynucleotide comprising a base sequence encoding an olfactory receptor and a co-receptor, wherein the olfactory receptor comprises at least one of Or42a receptor and Or43b receptor, Co-receptors include Orco family receptors. The gene introduction vector of the present embodiment is not particularly limited except for these points.
前記ポリヌクレオチドは、例えば、さらに、蛍光タンパク質複合体をコードする塩基配列を含んでもよい。前記蛍光タンパク質複合体は、例えば、GCaMP6sである。 The polynucleotide may, for example, further contain a base sequence encoding a fluorescent protein complex. The fluorescent protein complex is, for example, GCaMP6s.
前記嗅覚受容体、前記共受容体、および前記蛍光タンパク質複合体は、前述の通りである。 The olfactory receptor, the co-receptor, and the fluorescent protein complex are as described above.
前記嗅覚受容体、前記共受容体、および/または前記蛍光タンパク質複合体は、例えば、その一部または全部が、同一のポリヌクレオチド上に存在してもよいし、異なるポリヌクレオチド上に存在してもよい。後者の場合、本発明の遺伝子導入用ベクターは、例えば、遺伝子導入用ベクターセットということもできる。 The olfactory receptor, the co-receptor, and/or the fluorescent protein complex may, for example, be partially or wholly present on the same polynucleotide or on different polynucleotides. good too. In the latter case, the gene transfer vector of the present invention can also be referred to as, for example, a gene transfer vector set.
前記遺伝子導入用ベクターは、例えば、以下のように、基本ベクターに対して、所望のタンパク質をコードするポリヌクレオチドを挿入することにより、構築できる。なお、cDNAを挿入する方法、および挿入される基本ベクター等は、特に制限されず、既知の手法を用い、導入する遺伝子の種類等に応じて実施することができる。前記遺伝子導入用ベクターおよび前記基本ベクターは、複製開始点、選択マーカー、プロモーター、エンハンサー、転写終結配列(ターミネーター)、リボソーム結合部位、ポリアデニル化シグナル等を含んでもよい。 The gene introduction vector can be constructed, for example, by inserting a polynucleotide encoding a desired protein into a basic vector as follows. The method of inserting the cDNA, the base vector into which the cDNA is inserted, and the like are not particularly limited, and known techniques can be used according to the type of gene to be introduced. The gene introduction vector and the basic vector may contain a replication origin, selection marker, promoter, enhancer, transcription termination sequence (terminator), ribosome binding site, polyadenylation signal and the like.
キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来のOrco受容体(Olfactory receptor co-receptor)遺伝子(アクセッション番号:AY567998)のcDNAとキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来のOr42a受容体遺伝子(アクセッション番号:NM_078898)のcDNAとを、pIBベクター(Invitrogen社製)に挿入し、Orco-Or42a共発現ベクターを構築する。 The cDNA of the Orco receptor (Olfactory receptor co-receptor) gene (accession number: AY567998) derived from Drosophila melanogaster and the Or42a receptor gene (Accession number : AY567998) derived from Drosophila melanogaster Session number: NM_078898) cDNA is inserted into a pIB vector (manufactured by Invitrogen) to construct an Orco-Or42a co-expression vector.
また、前記Or42a受容体cDNAに代えて、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来のOr43b受容体遺伝子(アクセッション番号:NM_078932)のcDNAを用いて、同様に、Orco-Or43b共発現ベクターを構築する。 Also, an Orco-Or43b co-expression vector is similarly constructed by using the cDNA of the Or43b receptor gene (accession number: NM — 078932) derived from Drosophila melanogaster instead of the Or42a receptor cDNA.
本実施形態の遺伝子導入用ベクターが蛍光タンパク質複合体を含む場合、前記蛍光タンパク質複合体をコードするcDNAを前記基本ベクターに挿入し、蛍光タンパク質複合体発現ベクターを構築する。 When the gene introduction vector of this embodiment contains a fluorescent protein complex, a cDNA encoding the fluorescent protein complex is inserted into the base vector to construct a fluorescent protein complex expression vector.
具体例として、前記蛍光タンパク質複合体がGCaMP6sの場合、前記蛍光タンパク質複合体発現ベクターであるGCaMP6s発現ベクターとしては、例えば、市販のプラスミド(Addgene社製、カタログ番号:# 40753)を用いることができる。 As a specific example, when the fluorescent protein complex is GCaMP6s, a commercially available plasmid (manufactured by Addgene, catalog number: #40753) can be used as the GCaMP6s expression vector, which is the fluorescent protein complex expression vector. .
前記遺伝子導入用ベクターは、例えば、前述のように、1つのベクターでもよいし、複数のベクターの組合せ(例えば、嗅覚受容体発現ベクターおよび蛍光タンパク質発現ベクターの組合せ)でもよい。 The gene introduction vector may be, for example, one vector as described above, or a combination of a plurality of vectors (for example, a combination of an olfactory receptor expression vector and a fluorescent protein expression vector).
(遺伝子導入細胞の製造方法)
本実施形態は、脂質膜構造体の製造方法の一例として、前記遺伝子導入用ベクターを細胞に導入することにより、匂い物質を検出可能な遺伝子導入細胞を製造する例である。本実施形態の遺伝子導入細胞の製造方法は、細胞において、前記遺伝子導入用ベクターを発現させる工程を含む。これにより、前記遺伝子導入用ベクターを含む細胞では、脂質膜である細胞膜上に嗅覚受容体および共受容体が発現され、前記実施形態の遺伝子導入細胞を製造できる。本実施形態の製造方法は、これら以外の点は、特に制限されない。
(Method for producing gene-introduced cells)
This embodiment is an example of producing a gene-introduced cell capable of detecting an odorant by introducing the gene introduction vector into a cell as an example of a method for producing a lipid membrane structure. The method for producing a gene-introduced cell of this embodiment includes the step of expressing the gene-introducing vector in the cell. As a result, in the cell containing the gene transfer vector, the olfactory receptor and co-receptor are expressed on the cell membrane, which is a lipid membrane, and the gene-transferred cell of the embodiment can be produced. The manufacturing method of this embodiment is not particularly limited except for these points.
本実施形態の製造方法は、前記発現に先立ち、前記遺伝子導入用ベクターを、細胞に導入(「トランスフェクション」ともいう。)する導入工程を含んでもよい。 The production method of the present embodiment may include an introduction step of introducing (also referred to as “transfection”) the gene transfer vector into cells prior to the expression.
前記遺伝子導入用ベクター、および前記細胞は、前述の通りである。 The gene transfer vector and the cell are as described above.
前記導入工程は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、前記遺伝子導入用ベクターを細胞に導入する方法、および前記細胞の培養条件等は、特に制限されず、既知の手法を用いることができる。 The introduction step can be performed, for example, as follows. The method of introducing the gene introduction vector into cells, the culture conditions of the cells, and the like are not particularly limited, and known techniques can be used.
第1の例として、前記Orco-Or42a共発現ベクター、および前記GCaMP6s発現ベクターを、トランスフェクション試薬(TransIT(登録商標)-Insect Transfection Reagent、Mirus Bio社製)を用いて、添付のマニュアルに従って、Sf21細胞に導入する。これにより、Or42a受容体、Orco、GCaMP6sを共発現しているSf21細胞を得ることができる。また、前記Orco-Or42a共発現ベクターに代えて、前記Orco-Or43b共発現ベクターを用いて、同様に、Or43b受容体、Orco、GCaMP6sを共発現しているSf21細胞を得ることができる。 As a first example, the Orco-Or42a co-expression vector and the GCaMP6s expression vector are transfected into Sf21 using a transfection reagent (TransIT (registered trademark)-Insect Transfection Reagent, manufactured by Mirus Bio) according to the attached manual. Introduce into cells. As a result, Sf21 cells co-expressing the Or42a receptor, Orco and GCaMP6s can be obtained. Alternatively, Sf21 cells co-expressing the Or43b receptor, Orco and GCaMP6s can be similarly obtained by using the Orco-Or43b co-expression vector instead of the Orco-Or42a co-expression vector.
第2の例として、ステージV-VIのアフリカツメガエル卵母細胞を、20℃、1.5時間の条件で、コラーゲン分解酵素を含む溶液 (1.5mg/ml collagenase、 88mmol/l NaCl、 1.0mmol/l KCl、 2.4mmol/l NaHCO3、 7.5mmol/l Tris base、 0.8mmol/l MgSO4・7H2O、pH7.6)により処理する。Or42a受容体およびOrco受容体をコードするmRNAを、それぞれ、mMESSAGE mMACHINE(Ambion社製)を用いて合成する。前記処理をした卵母細胞に、25ngの前記合成したRNAを、マイクロインジェクション法により導入することができる。 As a second example, stage V-VI Xenopus laevis oocytes were treated with a solution containing a collagenase (1.5 mg/ml collagenase, 88 mmol/l NaCl, 1.5 mg/ml collagenase, 88 mmol/l NaCl, 1.5 hours) at 20°C. 0 mmol/l KCl, 2.4 mmol/l NaHCO3 , 7.5 mmol/l Tris base, 0.8 mmol /l MgSO4.7H2O , pH 7.6). mRNAs encoding Or42a receptor and Orco receptor are synthesized using mMESSAGE mMACHINE (manufactured by Ambion), respectively. 25 ng of the synthesized RNA can be introduced into the treated oocytes by microinjection.
前記遺伝子導入細胞の製造方法は、例えば、さらに、前記導入後の細胞をクローニングし、前記クローニングした細胞クローンから、目的の細胞クローンを選抜する、選抜工程を含んでもよい。 The method for producing the gene-introduced cells may further include, for example, a selection step of cloning the transfected cells and selecting a target cell clone from the cloned cell clones.
前記選抜工程は、例えば、以下のようにして行うことができる。 The selection step can be performed, for example, as follows.
前記導入後、プレートの1ウェルに1細胞が含まれるように希釈して培養する限界希釈法により、複数種類の細胞クローンを得る。その後、例えば、前記複数種類の細胞クローンに、溶液中の匂い分子を反応させ、蛍光プレートリーダーで測定し、前記複数種類の細胞クローンから、より感度の高い細胞クローンを選抜する。 After the introduction, a plurality of types of cell clones are obtained by a limiting dilution method in which the cells are cultured after being diluted so that one well of the plate contains one cell. Thereafter, for example, the multiple types of cell clones are reacted with odorant molecules in a solution, measured with a fluorescence plate reader, and cell clones with higher sensitivity are selected from the multiple types of cell clones.
本実施形態の製造方法は、さらに、前記遺伝子導入細胞を培養し、前記細胞から産生されたエクソソーム等の袋状構造の脂質膜構造体を回収する工程を含んでもよい。前記回収は、例えば、前記遺伝子導入細胞の培地を回収することにより実施できる。本実施形態の製造方法は、さらに、前記培地から前記脂質膜構造体を精製してもよい。前記精製は、例えば、エクソソームの精製方法に準じて実施できる。 The production method of the present embodiment may further include the step of culturing the gene-introduced cells and recovering bag-like lipid membrane structures such as exosomes produced from the cells. The recovery can be performed, for example, by recovering the culture medium of the gene-introduced cells. The production method of the present embodiment may further purify the lipid membrane structure from the medium. The purification can be performed, for example, according to an exosome purification method.
なお、本実施形態の製造方法では、前記嗅覚受容体および前記共受容体を細胞に発現させる細胞を用いた発現系で製造しているが、無細胞発現系を用いてもよい。この場合、脂質膜と、前記嗅覚受容体および前記共受容体をコードするポリヌクレオチドと、無細胞タンパク質翻訳系とを組合わせることにより、前記嗅覚受容体および前記共受容体を含む脂質膜を得ることができる。前記無細胞発現系としては、例えば、市販のキット(ProteoLiposome BD Expression Kit、セルフリーサイエンス社製)等が使用できる。 In addition, in the production method of the present embodiment, production is performed in an expression system using cells that express the olfactory receptor and the co-receptor in cells, but a cell-free expression system may be used. In this case, a lipid membrane containing the olfactory receptor and the co-receptor is obtained by combining the lipid membrane, a polynucleotide encoding the olfactory receptor and the co-receptor, and a cell-free protein translation system. be able to. As the cell-free expression system, for example, a commercially available kit (ProteoLiposome BD Expression Kit, manufactured by Cell Free Science) can be used.
(匂い物質検出用細胞センサ)
本実施形態は、匂い物質検出用脂質膜センサの一例として、前記脂質膜センサが、前記遺伝子導入細胞(センサ細胞)である例である。本実施形態の匂い物質検出用細胞センサは、センサユニットを含む。前記センサユニットは、センサ細胞、および電解質水溶液を含む。前記センサ細胞は、本実施形態の遺伝子導入細胞で前述のように、脂質膜上に嗅覚受容体および共受容体が配置され、前記嗅覚受容体は、Or42a受容体およびOr43b受容体の少なくとも一方を含み、前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む。前記電解質水溶液は、カルシウムイオンを含む。前記センサ細胞は、前記電解質水溶液中に配置され、前記嗅覚受容体に匂い物質が結合すると、前記嗅覚受容体と前記共受容体とから形成されたカルシウムチャネルから、前記センサ細胞内に、前記電解質水溶液中の前記カルシウムイオンが流入し、前記カルシウムイオンの流入を計測可能である。これ以外の点は、特に制限されない。
(cell sensor for odorant detection)
This embodiment is an example of a lipid membrane sensor for detecting an odorant, in which the lipid membrane sensor is the gene-introduced cell (sensor cell). The odorant detection cell sensor of the present embodiment includes a sensor unit. The sensor unit includes sensor cells and an aqueous electrolyte solution. As described above in the gene-introduced cell of the present embodiment, the sensor cell has an olfactory receptor and a co-receptor arranged on the lipid membrane, and the olfactory receptor recognizes at least one of the Or42a receptor and the Or43b receptor. and wherein said co-receptor comprises an Orco family receptor. The aqueous electrolyte solution contains calcium ions. The sensor cells are placed in the aqueous electrolyte solution, and when an odorant binds to the olfactory receptors, calcium channels formed by the olfactory receptors and the co-receptors release the electrolyte into the sensor cells. The calcium ions in the aqueous solution flow in, and the inflow of the calcium ions can be measured. Points other than this are not particularly limited.
前記センサ細胞は、例えば、前記脂質膜内に蛍光タンパク質複合体を発現してもよい。前記蛍光タンパク質複合体は、カルシウムイオンとの結合により構造変化が生じることで、蛍光を発光可能である。そして、前記電解質水溶液中の前記カルシウムイオンの流入により、前記蛍光タンパク質複合体が発光する。前記蛍光タンパク質複合体は、例えば、GCaMP6sである。 The sensor cells may, for example, express fluorescent protein complexes within the lipid membrane. The fluorescent protein complex can emit fluorescence by undergoing a structural change due to binding with calcium ions. Then, the influx of the calcium ions in the aqueous electrolyte solution causes the fluorescent protein complex to emit light. The fluorescent protein complex is, for example, GCaMP6s.
前記センサ細胞は、例えば、前述の前記遺伝子導入細胞とすることができる。前記嗅覚受容体、前記共受容体、および前記蛍光タンパク質複合体は、前述の通りである。 The sensor cells can be, for example, the transgenic cells described above. The olfactory receptor, the co-receptor, and the fluorescent protein complex are as described above.
前記電解質水溶液は、カルシウムイオンを含む。前記電解質水溶液は、例えば、アッセイバッファー(0.1% ジメチルスルホキシド、140mmol/l NaCl、5.6mmol/l KCl、4.5mmol/l CaCl2、11.26mmol/l MgCl2、11.32mmol/l MgSO4、9.4mmol/l D-glucose、および5mmol/l HEPES、pH7.2)を用いることができる。 The aqueous electrolyte solution contains calcium ions. The aqueous electrolyte solution is, for example, an assay buffer (0.1% dimethyl sulfoxide, 140 mmol/l NaCl, 5.6 mmol/l KCl, 4.5 mmol/l CaCl 2 , 11.26 mmol/l MgCl 2 , 11.32 mmol/l MgSO 4 , 9.4 mmol/l D-glucose and 5 mmol/l HEPES, pH 7.2) can be used.
前記匂い物質検出用細胞センサは、前記カルシウムイオンの流入を計測可能である。前記カルシウムイオンの流入の計測は、例えば、蛍光検出によるものでもよいし、電流計測によるものでもよい。前記匂い物質検出用細胞センサは、例えば、前記カルシウムイオンの流入を、リアルタイムに計測可能である。 The odorant detection cell sensor is capable of measuring the influx of calcium ions. The inflow of calcium ions may be measured by, for example, fluorescence detection or current measurement. The odorant detection cell sensor can measure, for example, the influx of calcium ions in real time.
前記センサユニットは、例えば、容器に、前記センサ細胞、および電解質水溶液を含んでもよい。前記センサ細胞は、例えば、前記容器に接着または付着している。前記容器は、1つでもよいし、複数でもよい。前記容器は、前記センサ細胞を培養可能でもよい。前記センサユニットは、例えば、細胞チップでもよい。 The sensor unit may include, for example, the sensor cells and an aqueous electrolyte solution in a container. The sensor cells are, for example, adhered or attached to the container. The container may be one or plural. The container may be capable of culturing the sensor cells. The sensor unit may be, for example, a cell chip.
前記匂い物質検出用細胞センサは、例えば、さらに、匂い物質供給手段を含んでもよい。前記匂い物質供給手段は、例えば、チューブ等である。 The odorant-detecting cellular sensor may, for example, further include an odorant-supplying means. The odor substance supplying means is, for example, a tube or the like.
前記匂い物質検出用細胞センサは、例えば、さらに、蛍光検出手段を含んでもよい。前記蛍光検出手段は、特に制限されず、一般的なものを用いることができる。前記蛍光検出手段は、例えば、イメージセンサを含む。 The odorant detection cellular sensor may further include fluorescence detection means, for example. The fluorescence detection means is not particularly limited, and common ones can be used. The fluorescence detection means includes, for example, an image sensor.
前記蛍光タンパク質複合体が、例えば、GCaMP6sである場合、前記匂い物質検出用細胞センサは、例えば、マイクロプレートリーダー(インフィニットF200、TECAN社)、およびマイクロプレートリーダー(Tecan m1000pro、TECAN社)等を用いることができる。 When the fluorescent protein complex is, for example, GCaMP6s, the odorant detection cell sensor is, for example, a microplate reader (Infinite F200, TECAN), a microplate reader (Tecan m1000pro, TECAN), or the like. be able to.
前記匂い物質検出用細胞センサは、例えば、さらに、電流計測手段を含んでもよい。前記電流計測手段は、前記カルシウムイオンの流入を計測する。前記蛍光検出手段は、特に制限されず、例えば、2電極膜電位固定法によるホールセル電流計測装置(OC-725C、Warner Instruments社製)があげられる。 For example, the odorant detection cell sensor may further include a current measuring means. The current measuring means measures the inflow of the calcium ions. The fluorescence detection means is not particularly limited, and examples thereof include a whole-cell current measuring device (OC-725C, manufactured by Warner Instruments) using a two-electrode membrane potential clamping method.
前記匂い物質検出用細胞センサは、例えば、爆発物の匂い分子を検出するセンサである。 The odorant detection cell sensor is, for example, a sensor that detects odor molecules of explosives.
(匂い物質検出方法)
本実施形態は、匂い物質の検出方法の一例として、前記遺伝子導入細胞(センサ細胞)および前記匂い物質検出用細胞センサを用いる例である。本実施形態の匂い物質検出方法は、前記遺伝子導入細胞、および前記匂い物質検出用細胞センサの少なくとも一方を用いて、匂い物質を検出する検出工程を含む。
(Odor Substance Detection Method)
This embodiment is an example of using the gene-introduced cell (sensor cell) and the cell sensor for detecting an odorant as an example of an odorant detection method. The odorant detection method of this embodiment includes a detection step of detecting an odorant using at least one of the gene-introduced cell and the odorant detection cell sensor.
前述のように、前記遺伝子導入細胞および前記細胞センサでは、前記匂い物質と前記嗅覚受容体との結合により前記遺伝子導入細胞または細胞センサ内へのカルシウムイオンの流入が生じる。このため、前記検出工程では、前記蛍光タンパク質複合体の蛍光特性の変化を検出することにより、間接的に前記匂い物質を検出できる。より具体的には、前記検出工程では、前記遺伝子導入細胞および前記細胞センサにおける前記蛍光タンパク質複合体の蛍光の有無の変化および/または蛍光強度の変化を検出する。そして、前記蛍光の有無の変化および/または前記蛍光強度の変化が検出できた場合、前記検出工程では、前記匂い物質が存在すると評価できる。他方、前記蛍光の有無の変化および/または前記蛍光強度の変化が検出できない場合、前記検出工程では、前記匂い物質が存在しないと評価できる。また、本実施形態の検出方法は、さらに、前記検出結果から前記匂い物質の濃度を分析してもよい。この場合、本実施形態の検出方法は、例えば、前記蛍光強度の変化と、前記匂い物質の量または濃度との相関関係を示す検量線を用いて、前記匂い物質の濃度を分析できる。前記検量線は、例えば、既知の量または濃度の匂い物質を複数準備し、これらを、それぞれ、前記遺伝子導入細胞および/または前記細胞センサと接触させ、前記蛍光強度の変化量を検出する。そして、前記検量線は、例えば、前記量または濃度と、前記蛍光強度の変化量とを用いて、作製できる。 As described above, in the transgenic cell and the cell sensor, the binding of the odorant to the olfactory receptor causes an influx of calcium ions into the transgenic cell or cell sensor. Therefore, in the detection step, the odorant can be detected indirectly by detecting changes in the fluorescence properties of the fluorescent protein complex. More specifically, in the detection step, changes in the presence or absence of fluorescence and/or changes in fluorescence intensity of the fluorescent protein complex in the gene-introduced cells and the cell sensor are detected. Then, when the change in the presence or absence of the fluorescence and/or the change in the fluorescence intensity can be detected, it can be evaluated in the detection step that the odorant is present. On the other hand, if the change in the presence or absence of the fluorescence and/or the change in the fluorescence intensity cannot be detected, it can be evaluated that the odorant does not exist in the detection step. Moreover, the detection method of the present embodiment may further analyze the concentration of the odorant from the detection result. In this case, the detection method of the present embodiment can analyze the concentration of the odorant using, for example, a calibration curve showing the correlation between the change in fluorescence intensity and the amount or concentration of the odorant. For the calibration curve, for example, a plurality of known amounts or concentrations of odorants are prepared, and each of these is brought into contact with the gene-introduced cells and/or the cell sensor, and the amount of change in the fluorescence intensity is detected. Then, the calibration curve can be prepared, for example, using the amount or concentration and the amount of change in fluorescence intensity.
前記検出工程は、例えば、前記遺伝子導入細胞に匂い物質を供給する匂い物質供給工程、励起光を照射する照射工程、および蛍光を検出する検出工程を含む。前記供給工程、前記照射工程、および前記検出工程は、それぞれ、後述する実施例の記載を参照することができる。前記照射工程において、前記励起光の波長は、例えば、450~495nmとすることができる。前記検出工程において、検出する蛍光波長は、例えば、495~570nmとすることができる。 The detection step includes, for example, an odorant supply step of supplying an odorant to the gene-introduced cells, an irradiation step of irradiating excitation light, and a detection step of detecting fluorescence. The supply step, the irradiation step, and the detection step can refer to the descriptions of Examples described later. In the irradiation step, the excitation light may have a wavelength of, for example, 450 to 495 nm. In the detection step, the fluorescence wavelength to be detected can be, for example, 495 to 570 nm.
本実施形態の匂い物質検出方法は、例えば、さらに、前記検出された蛍光に基づき、匂い物質が含まれるか否かを判定する判定工程を含んでもよい。前記判定工程は、具体的には、例えば、前記匂い物質および前記遺伝子導入細胞を接触させた場合の蛍光強度と、前記匂い物質を含まないコントロール物質および前記遺伝子導入細胞を接触させた場合の蛍光強度とを比較し、前記蛍光強度の変化量に基づき、前記判定を行うことができる。 The odorant detection method of the present embodiment may, for example, further include a determination step of determining whether or not an odorant is contained based on the detected fluorescence. Specifically, the determination step includes, for example, the fluorescence intensity when the odorant and the transfected cells are brought into contact, and the fluorescence intensity when the odorant-free control substance and the transfected cells are brought into contact. The determination can be made based on the amount of change in the fluorescence intensity by comparing the fluorescence intensity.
つぎに、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、下記実施例により制限されない。市販の試薬は、特に示さない限り、それらのプロトコルに基づいて使用した。 Next, examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited by the following examples. Commercially available reagents were used according to their protocol unless otherwise indicated.
[実施例1]
本発明の脂質膜構造体である遺伝子導入細胞を作成し、匂い物質を検出できることを確認した。
[Example 1]
Gene-introduced cells, which are the lipid membrane structures of the present invention, were prepared, and it was confirmed that odorants could be detected.
(発現ベクターの調製)
キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来のOrco受容体(Olfactory receptor co-receptor)遺伝子(アクセッション番号:AY567998)のcDNAとキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来のOr42a受容体遺伝子(アクセッション番号:NM_078898)のcDNAとを、pIBベクター(Invitrogen社製)に挿入し、Orco-Or42a共発現ベクターを構築した。また、GCaMP6s発現ベクターとして、市販のプラスミド(Addgene社製、カタログ番号# 40753)を用いた。
(Preparation of expression vector)
The cDNA of the Orco receptor (Olfactory receptor co-receptor) gene (accession number: AY567998) derived from Drosophila melanogaster and the Or42a receptor gene (Accession number : AY567998) derived from Drosophila melanogaster Session number: NM_078898) cDNA was inserted into a pIB vector (manufactured by Invitrogen) to construct an Orco-Or42a co-expression vector. In addition, a commercially available plasmid (manufactured by Addgene, catalog number # 40753) was used as the GCaMP6s expression vector.
また、前記Or42a受容体cDNAに代えて、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)由来のOr43b受容体遺伝子(アクセッション番号:NM_078932)のcDNAを用いて、同様に、Orco-Or43b共発現ベクターを構築した。 An Orco-Or43b co-expression vector was similarly constructed using the cDNA of the Or43b receptor gene (accession number: NM — 078932) derived from Drosophila melanogaster instead of the Or42a receptor cDNA.
(遺伝子導入細胞の調製)
前記Orco-Or42a共発現ベクター、および前記GCaMP6s発現ベクターを、トランスフェクション試薬(TransIT(登録商標)-Insect Transfection Reagent、Mirus Bio社製)を用いて、添付のマニュアルに従って、Sf21細胞に導入した。これにより、Or42a受容体、Orco、GCaMP6sを共発現しているSf21細胞を得た。また、前記Orco-Or42a共発現ベクターに代えて、前記Orco-Or43b共発現ベクターを用いて、同様に、Or43b受容体、Orco、GCaMP6sを共発現しているSf21細胞を得た。
(Preparation of gene-introduced cells)
The Orco-Or42a co-expression vector and the GCaMP6s expression vector were introduced into Sf21 cells using a transfection reagent (TransIT (registered trademark)-Insect Transfection Reagent, manufactured by Mirus Bio) according to the attached manual. This yielded Sf21 cells co-expressing the Or42a receptor, Orco and GCaMP6s. Further, Sf21 cells co-expressing the Or43b receptor, Orco, and GCaMP6s were similarly obtained using the Orco-Or43b co-expression vector instead of the Orco-Or42a co-expression vector.
前記導入後、プレートの1ウェルに1細胞が含まれるように希釈して培養する限界希釈法によりクローニングを行い、前記各細胞の細胞クローンを得た。 After the introduction, cloning was performed by a limiting dilution method in which one well of the plate contains one cell and then cultured to obtain a cell clone of each of the cells.
前記細胞クローンの培養は、10μg/mlのゲンタマイシン(ThermoFisher社製)、10μg/mlのブラストサイジン(ThermoFisher社製)、100μg/mlのゼオシン(ThermoFisher社製)、10%のウシ胎児血清(GE Healthcare社製)を含むグレース昆虫培地(Gibco社製)を用いて行った。 The cell clones were cultured with 10 μg/ml gentamicin (ThermoFisher), 10 μg/ml blasticidin (ThermoFisher), 100 μg/ml zeocin (ThermoFisher), 10% fetal bovine serum (GE It was carried out using Grace's insect medium (manufactured by Gibco) containing (manufactured by Healthcare).
(匂い物質含有溶液の調製)
Or42a受容体、およびOr43b受容体に結合する匂い分子として、図2に示す、2-ブタノン(2-Butanone)、酪酸エチル(Ethyl butyrate)、2,3-ブタンジオン(2,3-Butanedion)、2-ヘプタノン(2-Heptanone)、1-ブタノール(1-Butanol)、トランス-2-ブテン酸エチル(Ethyl trans-2-Butenoate)、酢酸イソブチル(Isobutyl acetate)、酪酸メチル(Methyl butyrate)、シス-2-ヘキセン-1-オール(Z2-Hexenol)、および2-ペンタノール(2-Pentanol)を用いた。前記匂い分子は、それぞれ、3mmol/l、または0.3mmol/lとなるように、アッセイバッファー(0.1% ジメチルスルホキシド、140mmol/l NaCl、5.6mmol/l KCl、4.5mmol/l CaCl2、11.26mmol/l MgCl2、11.32mmol/l MgSO4、9.4mmol/l D-glucose、および5mmol/l HEPES、pH7.2)で希釈した。なお、前記匂い物質含有溶液中のカルシウムイオンの濃度は、前記遺伝子導入細胞の細胞質のカルシウムイオンの濃度の約104~105倍である。
(Preparation of odorant-containing solution)
As odorant molecules that bind to the Or42a receptor and the Or43b receptor, 2-butanone, ethyl butyrate, 2,3-butanedione, and 2 shown in FIG. - 2-Heptanone, 1-Butanol, Ethyl trans-2-Butenoate, Isobutyl acetate, Methyl butyrate, cis-2 -Hexen-1-ol (Z2-Hexenol), and 2-Pentanol (2-Pentanol) were used. The odor molecules were added to assay buffer (0.1% dimethyl sulfoxide, 140 mmol/l NaCl, 5.6 mmol/l KCl, 4.5 mmol/l CaCl 2 , 11.26 mmol/l MgCl 2 , 11.32 mmol/l MgSO 4 , 9.4 mmol/l D-glucose and 5 mmol/l HEPES, pH 7.2). The concentration of calcium ions in the odorant-containing solution is about 10 4 to 10 5 times the concentration of calcium ions in the cytoplasm of the gene-introduced cells.
(蛍光の測定)
対数増殖期にある前記細胞を、0.1×106細胞ずつ96wellプレートに播種し、室温で1時間培養した。その後、前記培地を除去し、前記匂い物質を含むアッセイバッファーを100μl加えて、マイクロプレートリーダー(インフィニットF200、TECAN社)を用い、下記測定条件で、蛍光強度(FI)を測定し、ΔFI(((測定値-濃度の測定値)/0濃度の測定値)×100(%))を算出した。なお、「0濃度の測定値」とは、前記匂い分子を含まない前記アッセイバッファーを用いて、同様に実験を行った場合の測定値を示す。
(Measurement of fluorescence)
0.1×10 6 cells of the cells in the logarithmic growth phase were seeded in a 96-well plate and cultured at room temperature for 1 hour. Then, the medium was removed, 100 μl of the assay buffer containing the odorant was added, and the fluorescence intensity (FI) was measured using a microplate reader (Infinite F200, TECAN) under the following measurement conditions, and ΔFI (( (measured value - measured value of density)/measured value of 0 density) x 100 (%)) was calculated. The "measured value at 0 concentration" indicates the measured value when the same experiment was performed using the assay buffer containing no odor molecules.
(測定条件)
励起波長:485nm(バンド幅:20nm)
蛍光(検出)波長:540nm(バンド幅:25nm)
レーザー強度(Gain):90
(Measurement condition)
Excitation wavelength: 485 nm (bandwidth: 20 nm)
Fluorescence (detection) wavelength: 540 nm (bandwidth: 25 nm)
Laser intensity (Gain): 90
この結果を、図4および図5に示す。図4および図5は、それぞれ、前記匂い物質との接触後の前記細胞における蛍光強度を示すグラフである。図4および図5において、横軸は、前記匂い物質を示し、それぞれにおいて、左が、0.3mmol/lの前記匂い物質を用いた場合、右が、3mmol/lの前記匂い物質を用いた場合の結果を示し、縦軸は、前記蛍光強度(ΔFI(%))を示す。 The results are shown in FIGS. 4 and 5. FIG. 4 and 5 are graphs showing fluorescence intensity in the cells after contact with the odorants, respectively. In FIGS. 4 and 5, the horizontal axis indicates the odorant, and in each case, 0.3 mmol/l of the odorant was used on the left, and 3 mmol/l of the odorant was used on the right. The vertical axis indicates the fluorescence intensity (ΔFI (%)).
図4は、前記Or42a受容体を発現した細胞に、前記匂い物質として、0.3mmol/lのEthyl butyrate、2,3-Butanedion、2-Heptanone、および1-Butanol、ならびに、3mmol/lの2-Butanone、Ethyl butyrate、2,3-Butanedion、2-Heptanone、および1-Butanol、ならびに、3mmol/lの2-Butanoneを接触させた結果を示す。図4に示すように、0.3mmol/lの前記匂い物質を用いた場合、前記蛍光強度が増加した。また、3mmol/lの前記匂い物質を用いた場合、0.3mmol/lの前記匂い物質を用いた場合と比較して、前記蛍光強度がより増加した。 FIG. 4 shows that 0.3 mmol/l of Ethyl butyrate, 2,3-Butanedion, 2-Heptanone, and 1-Butanol and 3 mmol/l of 2 as the odorants were added to the Or42a receptor-expressing cells. -Butanone, Ethyl butyrate, 2,3-Butanedion, 2-Heptanone, 1-Butanol, and 3 mmol/l of 2-Butanone are shown. As shown in FIG. 4, the fluorescence intensity increased when 0.3 mmol/l of the odorant was used. Moreover, when 3 mmol/l of the odorant was used, the fluorescence intensity increased more than when 0.3 mmol/l of the odorant was used.
図5は、前記Or43b受容体を発現した細胞に、前記匂い物質として、Ethyl trans-2-Butenoate、Isobutyl acetate、Methyl butyrate、Z2-Hexenol、2-Pentanol、およびEthyl butyrateを接触させた結果を示す。図5に示すように、0.3mmol/lおよび3mmol/lの前記匂い物質を用いた場合、前記蛍光強度が増加した。 FIG. 5 shows the results of contacting the Or43b receptor-expressing cells with Ethyl trans-2-Butenoate, Isobutyl acetate, Methyl butyrate, Z2-Hexenol, 2-Pentanol, and Ethyl butyrate as the odorants. . As shown in FIG. 5, the fluorescence intensity increased when 0.3 mmol/l and 3 mmol/l of the odorant were used.
以上のように、本発明の遺伝子導入細胞を作成し、匂い物質を検出できることが確認できた。 As described above, it was confirmed that the gene-introduced cells of the present invention could be produced and odorants could be detected.
[実施例2]
実施例1とは異なる条件で、本発明の遺伝子導入細胞を作成し、匂い物質を検出できることを確認した。また、本発明の遺伝子導入細胞によれば、匂い物質を濃度依存的に検出できることを確認した。
[Example 2]
Gene-introduced cells of the present invention were produced under conditions different from those in Example 1, and it was confirmed that odorants could be detected. It was also confirmed that the gene-introduced cells of the present invention can detect odorants in a concentration-dependent manner.
(遺伝子導入細胞の調製)
ステージV-VIのアフリカツメガエル卵母細胞を、20℃、1.5時間の条件で、コラーゲン分解酵素を含む溶液(1.5mg/ml collagenase、88mmol/l NaCl、1.0mmol/l KCl、2.4mmol/l NaHCO3、7.5mmol/l Tris base、0.8mmol/l MgSO4・7H2O、pH 7.6)により処理した。Or42a受容体およびOrco受容体をコードするmRNAを、それぞれ、mMESSAGE mMACHINE(登録商標、Ambion社製)を用いて合成した。前記処理をした卵母細胞に、25ngの前記合成したRNAを、マイクロインジェクション法により導入した。前記導入した卵母細胞を、20℃の条件で、Barth溶液(88mmol/l NaCl、1.0mmol/l KCl、 2.4mmol/l NaHCO3、 7.5 mmol/l Tris base、0.8mmol/l MgSO4・7H2O、 0.33mmol/l Ca(NO3)2・4H2O、 0.41mmol/l CaCl2・2H2O、 10units/ml penicillin G、 10mg/ml streptomycin sulfate、pH 7.6)で、2-3日培養した。
(Preparation of gene-introduced cells)
Stage V-VI Xenopus laevis oocytes were treated at 20° C. for 1.5 hours with a solution containing a collagenase (1.5 mg/ml collagenase, 88 mmol/l NaCl, 1.0 mmol/l KCl, 2 .4 mmol/l NaHCO3 , 7.5 mmol/l Tris base, 0.8 mmol/l MgSO4.7H2O , pH 7.6). mRNAs encoding Or42a receptor and Orco receptor were each synthesized using mMESSAGE mMACHINE (registered trademark, Ambion). 25 ng of the synthesized RNA was introduced into the treated oocytes by microinjection. The introduced oocytes were treated at 20° C. with a Barth solution (88 mmol/l NaCl, 1.0 mmol/l KCl, 2.4 mmol/l NaHCO 3 , 7.5 mmol/l Tris base, 0.8 mmol/l l MgSO4.7H2O , 0.33 mmol/ l Ca( NO3 )2.4H2O, 0.41 mmol / l CaCl2.2H2O, 10 units / ml penicillin G , 10 mg/ml streptomycin sulfate, pH 7 .6) and cultured for 2-3 days.
(匂い物質含有溶液の調製)
Or42a受容体に結合する匂い分子として、図2に示す、Methyl butyrate、Ethyl butyrate、および2-Butanoneを用いた。また、コントロールの匂い分子として、図2に示す、Isobutyl acetate、およびEthyl trans-2-Butenoateを用いた。前記各匂い物質を、DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解後、さらに、終濃度0.1% DMSOとなるようにアッセイバッファー(96mmol/l NaCl、 2.0mmol/l KCl、 2.5mmol/l HEPES、 2.5mmol/l MES、 1.8mmol/l CaCl2・2H2O、1.6mmol/l MgCl2・6H2O、pH 7.5)で希釈することにより、300μmol/lの匂い物質含有溶液を作製した。また、コントロールとして、0.1%のDMSO溶液を作製した。なお、前記匂い物質含有溶液中のカルシウムイオンの濃度は、前記遺伝子導入細胞の細胞質のカルシウムイオンの濃度の約104~105倍である。
(Preparation of odorant-containing solution)
Methyl butyrate, Ethyl butyrate, and 2-butanone shown in FIG. 2 were used as odor molecules that bind to the Or42a receptor. As control odor molecules, Isobutyl acetate and Ethyl trans-2-butenoate shown in FIG. 2 were used. After dissolving each odorant in DMSO (dimethyl sulfoxide), assay buffer (96 mmol/l NaCl, 2.0 mmol/l KCl, 2.5 mmol/l HEPES, 2.5 mmol/l MES, 1.8 mmol/l CaCl2.2H2O , 1.6 mmol/l MgCl2.6H2O , pH 7.5 ) by diluting with 300 μmol/l odorant- containing solution was made. Also, as a control, a 0.1% DMSO solution was prepared. The concentration of calcium ions in the odorant-containing solution is about 10 4 to 10 5 times the concentration of calcium ions in the cytoplasm of the gene-introduced cells.
(膜電流の測定)
前記卵母細胞について、2電極膜電位固定法(OC-725C、Warner Instruments社製)により、ホールセル電流計測を行った。データ取得および解析は、Digidata 1322AおよびpCLAMPソフトウェア(Axon Instruments社製)を使用した。保持電位を-80mVに設定し、内向き電流を計測した。そして、卵母細胞チャンバーに、40μlの前記匂い物質含有溶液を加えることにより、前記細胞への刺激を行った。
(Measurement of membrane current)
Whole-cell current measurement was performed on the oocytes by a two-electrode membrane voltage clamp method (OC-725C, manufactured by Warner Instruments). Data acquisition and analysis used Digidata 1322A and pCLAMP software (Axon Instruments). The holding potential was set to −80 mV and inward currents were measured. The cells were then stimulated by adding 40 μl of the odorant-containing solution to the oocyte chamber.
この結果を、図6(A)および(B)、ならびに図7に示す。図6は、前記匂い物質との接触による前記細胞における電流応答の時間経過を示すグラフであり、(A)が、コントロール、Methyl butyrate、Isobutyl acetate、およびEthyl trans-2-Butenoateの結果を示し、(B)が、Ethyl butyrate、および2-Butanoneの結果を示す。図6において、横軸は、時間(秒)、縦軸は、電流(nA)を示す。図6に示すように、Methyl butyrate、Ethyl butyrate、および2-Butanoneにより刺激を行った結果、それぞれ、図中、矢印で示すように、電流応答が見られた。一方、前記匂い物質として、Isobutyl acetate、およびEthyl trans-2-Butenoateを用いた場合、明らかな前記電流応答は見られなかった。 The results are shown in FIGS. 6(A) and (B) and FIG. FIG. 6 is a graph showing the time course of the current response in the cell upon contact with the odorant, (A) showing the results of control, Methyl butyrate, Isobutyl acetate, and Ethyl trans-2-butenoate; (B) shows the results for Ethyl butyrate and 2-Butanone. In FIG. 6, the horizontal axis indicates time (seconds) and the vertical axis indicates current (nA). As shown in FIG. 6, as a result of stimulation with Methyl butyrate, Ethyl butyrate, and 2-butanone, current responses were observed as indicated by arrows in the figure. On the other hand, when Isobutyl acetate and Ethyl trans-2-butenoate were used as the odorant, no clear current response was observed.
図7は、前記匂い物質との接触による前記細胞における電流応答を示すグラフである。図7において、横軸は、前記匂い物質、縦軸は、電流(前記各匂い物質による刺激後の最大値)(nA)を示す。なお、前記電流の値は、合計12回の測定値の平均値とした。図7に示すように、Methyl butyrate、Ethyl butyrate、および2-Butanoneにより刺激を行った結果、それぞれ、30nA、22.7nA、15.1nAの電流が測定され、0.1%の前記DMSO溶液を用いた場合と比較して、電流の値が増加していた。一方、前記匂い物質として、Ethyl trans-2-Butenoateを用いた場合は、0.1%の前記DMSO溶液を用いた場合と比較して、電流の値の有意な増加は見られなかった。また、前記匂い物質として、Isobutyl acetateを用いた場合は、電流の値はわずかな増加傾向にとどまった。 Figure 7 is a graph showing the current response in the cell upon contact with the odorant. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the odorant, and the vertical axis indicates the current (maximum value after stimulation with each odorant) (nA). In addition, the value of the said electric current was made into the average value of the measurement value of a total of 12 times. As shown in FIG. 7, as a result of stimulation with Methyl butyrate, Ethyl butyrate, and 2-Butanone, currents of 30 nA, 22.7 nA, and 15.1 nA were measured, respectively. The value of the electric current increased compared with the case of using. On the other hand, when Ethyl trans-2-Butenoate was used as the odorant, no significant increase in current value was observed as compared with the case of using the 0.1% DMSO solution. Further, when isobutyl acetate was used as the odorant, the current value tended to increase only slightly.
つぎに、前記匂い分子として、Methyl butyrate、Ethyl butyrate、および2-Butanoneを用いて、前記匂い物質含有溶液における終濃度を、それぞれ、10、30、100、300、1000、および3000μmol/lとし、すべて終濃度1%のDMSOとなるように調製した以外は同様にして、膜電流の測定を行った。 Next, using Methyl butyrate, Ethyl butyrate, and 2-Butanone as the odorant molecules, the final concentrations in the odorant-containing solution were adjusted to 10, 30, 100, 300, 1000, and 3000 μmol/l, respectively, Membrane currents were measured in the same manner, except that DMSO was adjusted to a final concentration of 1%.
この結果を、図8に示す。図8は、前記匂い物質との接触による前記細胞における電流応答を示すグラフである。図8において、横軸は、濃度(μmol/l)、縦軸は、電流(nA)を示す。図8に示すように、Methyl butyrate、Ethyl butyrate、および2-Butanoneのいずれを用いた場合においても、前記匂い物質の濃度の増加に応じて、電流の値も増加していた。特に、Methyl Butyrate、およびEthyl Butyrateは、300、1000、および3000μmol/lにおいて、1%の前記DMSO溶液を用いた場合と比較して、有意に電流の値が増加していた(p<0.01)。 The results are shown in FIG. Figure 8 is a graph showing the current response in the cell upon contact with the odorant. In FIG. 8, the horizontal axis indicates concentration (μmol/l) and the vertical axis indicates current (nA). As shown in FIG. 8, the current value increased as the concentration of the odorants increased in all cases of using Methyl butyrate, Ethyl butyrate, and 2-butanone. In particular, Methyl Butyrate and Ethyl Butyrate significantly increased the current value at 300, 1000 and 3000 μmol/l compared to the case of using the 1% DMSO solution (p<0. 01).
以上のように、実施例1とは異なる条件で、本発明の遺伝子導入細胞を作成し、匂い物質を検出できることが確認できた。また、本発明の遺伝子導入細胞によれば、匂い物質を濃度依存的に検出できることが確認できた。 As described above, the gene-introduced cells of the present invention were produced under conditions different from those in Example 1, and it was confirmed that odorants could be detected. It was also confirmed that the gene-introduced cells of the present invention can detect odorants in a concentration-dependent manner.
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
<付記>
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のように記載されうるが、以下には限られない。
<匂い物質検出用脂質膜構造体>
(付記1)
脂質膜と、嗅覚受容体と、共受容体とを含み、
前記脂質膜は、
袋状構造を有し、かつ
前記脂質膜上に、前記嗅覚受容体および前記共受容体を含み、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む、
匂い物質検出用脂質膜構造体。
(付記2)
前記嗅覚受容体が匂い物質と結合すると、前記袋状構造内へのカルシウムイオン(Ca2+)の流入または前記袋状構造外への流出に伴うシグナルが検出可能に構成されている、付記1に記載の脂質膜構造体。
(付記3)
カルシウム指示薬を含み、
前記カルシウム指示薬は、前記脂質膜の袋状構造の内部に配置されている、付記1または2に記載の脂質膜構造体。
(付記4)
前記カルシウム指示薬は、カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体である、付記3に記載の脂質膜構造体。
(付記5)
前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、GCaMP6sである、付記4に記載の脂質膜構造体。
(付記6)
前記脂質膜は、脂質二重膜である、付記1から5のいずれかに記載の脂質膜構造体。
(付記7)
前記脂質膜構造体は、細胞であり、
前記脂質膜は、細胞膜である、付記1から6のいずれかに記載の脂質膜構造体。
(付記8)
前記細胞は、Sf21細胞およびアフリカツメガエル卵母細胞の少なくとも一方である、付記7に記載の脂質膜構造体。
(付記9)
前記脂質膜構造体は、ベシクルである、付記1から7のいずれかに記載の脂質膜構造体。
(付記10)
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体であり、
前記匂い物質は、2-ブタノン、酪酸エチル、2,3-ブタンジオン、2-ヘプタノン、1-ブタノール、および酪酸メチルである、付記1から9のいずれかに記載の脂質膜構造体。
(付記11)
前記嗅覚受容体は、Or43b受容体であり、
前記匂い物質は、トランス-2-ブテン酸エチル、酪酸エチル、酢酸イソブチル、酪酸メチル、シス-2-ヘキセン-1-オール、および2-ペンタノールである、付記1から10のいずれかに記載の脂質膜構造体。
<遺伝子導入用ベクター>
(付記12)
嗅覚受容体および共受容体をコードするポリヌクレオチドを含み、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む、
遺伝子導入用ベクター。
(付記13)
前記ポリヌクレオチドが、カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体をコードするポリヌクレオチドを含む、付記12に記載の遺伝子導入用ベクター。
(付記14)
前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、GCaMP6sである、付記13に記載の遺伝子導入用ベクター。
<匂い物質検出用脂質膜センサ>
(付記15)
センサユニットを含み、
前記センサユニットは、脂質膜センサ、および電解質水溶液を含み、
前記脂質膜センサは、脂質膜と、嗅覚受容体と、共受容体とを含み、
前記脂質膜は、
袋状構造を有し、かつ
前記脂質膜上に、前記嗅覚受容体および前記共受容体を含み、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含み、
前記電解質水溶液は、カルシウムイオンを含み、
前記センサユニットは、前記電解質水溶液中に配置され、前記嗅覚受容体に匂い物質が結合すると、前記嗅覚受容体と共受容体とのカルシウムチャネルを通じて、前記脂質膜センサ内または外に、前記電解質水溶液中の前記カルシウムイオンが流入または流出し、前記カルシウムイオンの流入または流出を計測可能に構成されている、
匂い物質検出用脂質膜センサ。
(付記16)
前記嗅覚受容体が匂い物質と結合すると、前記袋状構造内へのカルシウムイオン(Ca2+)の流入または前記袋状構造外への流出に伴うシグナルが検出可能に構成されている、付記15に記載の脂質膜センサ。
(付記17)
カルシウム指示薬を含み、
前記カルシウム指示薬は、前記脂質膜の袋状構造の内部に配置されている、付記15または16に記載の脂質膜センサ。
(付記18)
前記カルシウム指示薬は、カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体である、付記17に記載の脂質膜センサ。
(付記19)
前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、GCaMP6sである、付記18に記載の脂質膜センサ。
(付記20)
前記脂質膜は、脂質二重膜である、付記15から19のいずれかに記載の脂質膜センサ。
(付記21)
前記脂質膜構造体は、細胞であり、
前記脂質膜は、細胞膜である、付記15から20のいずれかに記載の脂質膜センサ。
(付記22)
前記細胞は、Sf21細胞およびアフリカツメガエル卵母細胞の少なくとも一方である、付記21に記載の脂質膜センサ。
(付記23)
前記脂質膜構造体は、ベシクルである、付記15から21のいずれかに記載の脂質膜センサ。
(付記24)
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体であり、
前記匂い物質は、2-ブタノン、酪酸エチル、2,3-ブタンジオン、2-ヘプタノン、1-ブタノール、および酪酸メチルである、付記15から23のいずれかに記載の脂質膜センサ。
(付記25)
前記嗅覚受容体は、Or43b受容体であり、
前記匂い物質は、トランス-2-ブテン酸エチル、酪酸エチル、酢酸イソブチル、酪酸メチル、シス-2-ヘキセン-1-オール、および2-ペンタノールである、付記15から24のいずれかに記載の脂質膜センサ。
<検出方法>
(付記26)
付記1から11のいずれかに記載の匂い物質検出用脂質膜構造体および付記15から25のいずれかに記載の匂い物質検出用脂質膜センサの少なくとも一方を用いて、匂い物質を検出する検出工程を含む、匂い物質検出方法。
(付記27)
前記検出工程では、前記匂い物質と前記嗅覚受容体との結合により生じる、前記脂質膜センサ内または外への前記カルシウムイオンが流入または流出を検出する、付記26に記載の検出方法。
(付記28)
前記匂い物質検出用脂質膜構造体または匂い物質検出用脂質膜センサは、カルシウム指示薬を含み、
前記検出工程では、前記匂い物質と前記嗅覚受容体との結合により生じる、前記脂質膜センサ内または外への前記カルシウムイオンが流入または流出を、前記カルシウ指示薬の蛍光特性の変化を検出することにより、検出する、付記26または27に記載の検出方法。
(付記29)
前記検出工程における検出結果から、前記匂い物質の有無および濃度の少なくとも一方を分析する分析工程を含む、付記26から28のいずれかに記載の検出方法。
<脂質膜構造体の製造方法>
(付記30)
脂質膜上に嗅覚受容体および共受容体を発現させる工程を含み、
前記脂質膜は、袋状構造を有し、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む、脂質膜構造体の製造方法。
(付記31)
前記脂質膜は、細胞の細胞膜であり、
付記12から14のいずれかに記載の遺伝子導入用ベクターを、前記細胞に導入する導入工程を含む、付記30に記載の製造方法。
(付記32)
得られた細胞を培養し、前記袋状構造の脂質膜構造体を回収する回収工程を含む、付記31に記載の製造方法。
<Appendix>
Some or all of the above-described embodiments can be described as the following notes, but are not limited to the following.
<Lipid membrane structure for detecting odorants>
(Appendix 1)
comprising a lipid membrane, an olfactory receptor and a co-receptor,
The lipid membrane is
having a bag-like structure and containing the olfactory receptor and the co-receptor on the lipid membrane;
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
said co-receptors include Orco family receptors;
A lipid membrane structure for detecting odorants.
(Appendix 2)
(Appendix 3)
containing a calcium indicator,
The lipid membrane structure according to
(Appendix 4)
The lipid membrane structure according to
(Appendix 5)
The lipid membrane structure according to Appendix 4, wherein the calcium-dependent fluorescent protein complex is GCaMP6s.
(Appendix 6)
6. The lipid membrane structure according to any one of
(Appendix 7)
the lipid membrane structure is a cell,
7. The lipid membrane structure according to any one of
(Appendix 8)
The lipid membrane structure according to appendix 7, wherein the cells are at least one of Sf21 cells and Xenopus laevis oocytes.
(Appendix 9)
8. The lipid membrane structure according to any one of
(Appendix 10)
the olfactory receptor is the Or42a receptor,
10. The lipid membrane structure according to any one of
(Appendix 11)
the olfactory receptor is the Or43b receptor,
11. The odorant according to any one of
<Vector for gene introduction>
(Appendix 12)
comprising a polynucleotide encoding an olfactory receptor and a co-receptor;
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
said co-receptors include Orco family receptors;
A vector for gene transfer.
(Appendix 13)
13. The gene transfer vector according to
(Appendix 14)
14. The gene transfer vector according to Appendix 13, wherein the calcium-dependent fluorescent protein complex is GCaMP6s.
<Odorous substance detection lipid membrane sensor>
(Appendix 15)
including a sensor unit,
The sensor unit includes a lipid membrane sensor and an aqueous electrolyte solution,
The lipid membrane sensor includes a lipid membrane, an olfactory receptor, and a co-receptor,
The lipid membrane is
having a bag-like structure and containing the olfactory receptor and the co-receptor on the lipid membrane;
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
said co-receptors include Orco family receptors;
The aqueous electrolyte solution contains calcium ions,
The sensor unit is arranged in the aqueous electrolyte solution, and when an odorant binds to the olfactory receptor, the odorant enters or exits the aqueous electrolyte solution through the calcium channel between the olfactory receptor and the co-receptor. The calcium ions in the inflow or outflow are configured to be able to measure the inflow or outflow of the calcium ions.
Lipid membrane sensor for odorant detection.
(Appendix 16)
(Appendix 17)
containing a calcium indicator,
17. The lipid membrane sensor according to
(Appendix 18)
18. The lipid membrane sensor according to appendix 17, wherein the calcium indicator is a calcium-dependent fluorescent protein complex.
(Appendix 19)
19. The lipid membrane sensor according to
(Appendix 20)
20. The lipid membrane sensor according to any one of
(Appendix 21)
the lipid membrane structure is a cell,
21. The lipid membrane sensor according to any one of
(Appendix 22)
22. The lipid membrane sensor according to
(Appendix 23)
22. The lipid membrane sensor according to any one of
(Appendix 24)
the olfactory receptor is the Or42a receptor,
24. The lipid membrane sensor according to any one of
(Appendix 25)
the olfactory receptor is the Or43b receptor,
25. according to any one of
<Detection method>
(Appendix 26)
A detection step of detecting an odorant using at least one of the odorant-detecting lipid membrane structure according to any one of
(Appendix 27)
27. The detection method according to attachment 26, wherein in the detection step, the inflow or outflow of the calcium ions into or out of the lipid membrane sensor caused by the binding of the odorant and the olfactory receptor is detected.
(Appendix 28)
The odorant-detecting lipid membrane structure or the odorant-detecting lipid membrane sensor contains a calcium indicator,
In the detection step, the inflow or outflow of the calcium ions into or out of the lipid membrane sensor caused by the binding of the odorant and the olfactory receptor is detected by detecting a change in the fluorescence properties of the calcium indicator. , the detection method according to appendix 26 or 27.
(Appendix 29)
29. The detection method according to any one of attachments 26 to 28, comprising an analysis step of analyzing at least one of the presence or absence and concentration of the odorant from the detection result in the detection step.
<Method for producing lipid membrane structure>
(Appendix 30)
A step of expressing an olfactory receptor and a co-receptor on a lipid membrane,
The lipid membrane has a bag-like structure,
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
A method for producing a lipid membrane structure, wherein the co-receptor includes an Orco family receptor.
(Appendix 31)
the lipid membrane is the cell membrane of a cell,
(Appendix 32)
32. The production method according to Appendix 31, comprising a recovery step of culturing the obtained cells and recovering the bag-like lipid membrane structure.
本発明によれば、検出対象の匂い物質を感度良く検出可能な、新たな構造体を提供できる。本発明によれば、蛍光特性の変化を検出することにより、リアルタイムで、且つ安価に、前記匂い物質を測定することもできる。このため、本発明は、爆発物の検知等の分野において、非常に有用である。
According to the present invention, it is possible to provide a new structure capable of detecting an odorant to be detected with high sensitivity. According to the present invention, the odorants can also be measured in real time and at low cost by detecting changes in fluorescence properties. Therefore, the present invention is very useful in fields such as detection of explosives.
Claims (10)
前記脂質膜は、
袋状構造を有し、かつ
前記脂質膜上に、前記嗅覚受容体および前記共受容体を含み、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む、
匂い物質検出用脂質膜構造体。 comprising a lipid membrane, an olfactory receptor and a co-receptor,
The lipid membrane is
having a bag-like structure and containing the olfactory receptor and the co-receptor on the lipid membrane;
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
said co-receptors include Orco family receptors;
A lipid membrane structure for detecting odorants.
前記カルシウム依存性蛍光タンパク質複合体は、GCaMP6sである、請求項1または2に記載の脂質膜構造体。 further comprising a calcium-dependent fluorescent protein complex,
3. The lipid membrane structure according to claim 1, wherein said calcium-dependent fluorescent protein complex is GCaMP6s.
前記脂質膜は、細胞膜である、請求項1から3のいずれか一項に記載の脂質膜構造体。 the lipid membrane structure is a cell,
The lipid membrane structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the lipid membrane is a cell membrane.
前記匂い物質は、2-ブタノン、酪酸エチル、2,3-ブタンジオン、2-ヘプタノン、1-ブタノール、および酪酸メチルである、請求項1から5のいずれか一項に記載の脂質膜構造体。 the olfactory receptor is the Or42a receptor,
The lipid membrane structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the odorants are 2-butanone, ethyl butyrate, 2,3-butanedione, 2-heptanone, 1-butanol, and methyl butyrate.
前記匂い物質は、トランス-2-ブテン酸エチル、酪酸エチル、酢酸イソブチル、酪酸メチル、シス-2-ヘキセン-1-オール、および2-ペンタノールである、請求項1から6のいずれか一項に記載の脂質膜構造体。 the olfactory receptor is the Or43b receptor,
7. Any one of claims 1 to 6, wherein the odorant is trans-ethyl 2-butenoate, ethyl butyrate, isobutyl acetate, methyl butyrate, cis-2-hexen-1-ol, and 2-pentanol. Lipid membrane structure according to.
前記センサユニットは、脂質膜センサ、および電解質水溶液を含み、
前記脂質膜センサは、脂質膜と、嗅覚受容体と、共受容体とを含み、
前記脂質膜は、
袋状構造を有し、かつ
前記脂質膜上に、前記嗅覚受容体および前記共受容体を含み、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含み、
前記電解質水溶液は、カルシウムイオンを含み、
前記センサユニットは、前記電解質水溶液中に配置され、前記嗅覚受容体に匂い物質が結合すると、前記嗅覚受容体と共受容体とのカルシウムチャネルを通じて、前記脂質膜センサ内または外に、前記電解質水溶液中の前記カルシウムイオンが流入または流出し、前記カルシウムイオンの流入または流出を計測可能に構成されている、
匂い物質検出用脂質膜センサ。 including a sensor unit,
The sensor unit includes a lipid membrane sensor and an aqueous electrolyte solution,
The lipid membrane sensor includes a lipid membrane, an olfactory receptor, and a co-receptor,
The lipid membrane is
having a bag-like structure and containing the olfactory receptor and the co-receptor on the lipid membrane;
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
said co-receptors include Orco family receptors;
The aqueous electrolyte solution contains calcium ions,
The sensor unit is arranged in the aqueous electrolyte solution, and when an odorant binds to the olfactory receptor, the odorant enters or exits the aqueous electrolyte solution through the calcium channel between the olfactory receptor and the co-receptor. The calcium ions in the inflow or outflow are configured to be able to measure the inflow or outflow of the calcium ions.
Lipid membrane sensor for odorant detection.
前記脂質膜は、袋状構造を有し、
前記嗅覚受容体は、Or42a受容体および/またはOr43b受容体を含み、
前記共受容体は、Orcoファミリー受容体を含む、脂質膜構造体の製造方法。
A step of expressing an olfactory receptor and a co-receptor on a lipid membrane,
The lipid membrane has a bag-like structure,
the olfactory receptor comprises Or42a receptor and/or Or43b receptor;
A method for producing a lipid membrane structure, wherein the co-receptor includes an Orco family receptor.
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- 2022-01-27 JP JP2022011136A patent/JP2023109567A/en active Pending
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