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塩味受容の分子論理：特に膜貫通チャネル様4(TMC4)との関連

Molecular Logic of salt Taste Reception in Special Reference to Transmembrane Channel-Like 4(TMC4)

By Yoichi Kasahara, Masataka Narukawa, Ayako Takeuchi,

Makoto Tominaga, Keiko Abe & Tomiko Asakura

J Physiol Sci 2022;72:31   2022.08.26

 

要約

　味は生物学的に本質的に重要である。それはより良い生活のために環境刺激をほとんど瞬間的に知覚する。2000年代初頭、受容体の発見により味覚受容の研究が大きく進展した。しかし、塩味受容のメカニズムはまだ完全には解明されておらず、多くの疑問が残されている。現在、次世代のシークエンス技術やゲノム編集技術が実用化されており、残された課題を解明するための重要なツールとなる。本研究では、特に塩味受容の現在のメカニズムを解説し、これらの高度なツールを使用して発見した新しい塩味関連分子としての膜貫通チャネル様4の特性を特徴付ける。

 

バックグランド

　塩は最も古く、最も一般的に認識されている調味料である。最も代表的な塩は塩化ナトリウムで、本格的な塩味が特徴である。ルーマニアで約8000年前に造られた製塩施設の遺跡が発見された。人間が火を使って料理するようになるずっと前から、塩がすでに調味料として使用されていた。塩は調味料としてだけでなく、食品の保存や加工にも欠かせない成分である。しかし近年、塩分の過剰摂取は、血管機能障害や腎機能障害などの様々な生理学的障害のリスクを高めることが報告されている。そこで、2012年に世界保健機関(WHO)は2012年、一般成人の１日の塩摂取量を5 g/dとするように強く推奨した。各国では政府主導で様々な減塩対策が講じられているが、WHOの目標を達成できている国はほとんどない。塩の過剰摂取量の発生を減らすためには、塩味受容の根本的なメカニズムを理解することが重要である。塩味受容の分子機構が解明されれば、少量のNa+でも塩味を増給する塩味増強剤を効率よく解決できる可能性がある。この総説では、塩味の受容に関するこれまでの報告と最近の知見、さらには膜貫通チャネル様4(TMC4)などの新しい電位依存性塩素チャネルの特性について概説する。

 

哺乳類の味覚受容

 

アミロライドに対する反応が異なる2つの塩味成分

 

マウス味蕾におけるENaCαβγの局在

 

ENaCおよびアミロイドがヒト塩味受容に及ぼす影響

 

アミロイドの鈍感な塩味受容

 

塩味の陰イオン効果

 

味細胞に特異的に発現する分子TMC4の発見

 

TMC4の機能解析

 

TMC4の分子特性と他のTMCファミリーの分子特性の比較

 

TMC4の分子特性とアナクタミンファミリーの分子特性の比較

 

Tmc4欠損マウスを用いた表現型解析

 

塩味覚におけるTMC4の役割に関する数理解析

　以上の節は省略。

 

結論と展望

　TMC4の発見後、我々はhTMC4を使用したいくつかの報告を発表した。いくつかの官能試験では、人間の塩味の受容は温度、pH、および非ステロイド系抗炎症薬の影響を受けることが報告されている。我々は、hTMC4が人間の官能評価と同様の方法でこれらの刺激に応答することを発見した。さらに、塩味増強剤として知られるL-アルギニン塩酸塩の構造内に新規な塩味増強剤である3-グアニジニルプロパノール塩酸塩(3GPrOH)は発見された。さらに、3GPrOHはhTMC4媒介電流を大幅に増強することが報告されている。したがって、塩味に関連する興味深く新規な分子であるTMC4は、ヒトにおける塩味の受容に関与している可能性がある。

　背景にもある通り、近年、塩の過剰摂取量はさまざまな病気の発症リスクを高めることが報告されている。2012年、WHOは成人の塩摂取量目標を5 g/dとすることを強く推奨した。これに応えて、多くの国が減塩のためのさまざまなアプローチを検討してきた。その結果、新しい栄養ガイドラインの設定、塩に関する消費者教育、食品包装へのナトリウム含有量の表示、食品会社への減塩の要請、塩税の導入などの減塩の取り組みが行われてきた。

　イギリスは塩摂取量を減らすための政府介入に関して主導的な国の1つである。2003年以来、イギリスは食品会社に対し、イギリスの主な塩源であったパンを含む加工食品の塩含有量を40％段階的に減らすように要請している。その結果、イギリスは2011年に2001年以前に比べて塩摂取量を15％削減することに成功し、平均塩摂取量は約9.5 g/dから8.1 g/dまで減少した。しかし、2008年から2019年の調査では1日の塩摂取量に変化はなく、さらなる減塩は成功しなかった。政府からのこのような強い要請があっても、WHOの目標を達成することは難しいだろう。Alonsoらは2018年のイギリスの平均塩摂取量は１日当たり約8.4 g/dであったと報告しており、WHOが推奨する目標を達成することは依然として多くのハードルがあることを示している。したがって、塩味受容体の解明と塩味増強物質のスクリーニング技術の開発は、この目標を実現するための強力なツールとなるだろう。

　TMC4は塩味の受容に関与する分子として報告された最初の塩素チャネルである。TMC4はアミロライド非感受性であり、陰イオン効果を説明できる分子である。TMC4から得られる塩味増強剤が減塩目標の達成と我々の生活の質の向上に役立つことが期待されている。