甘・旨・苦・酸・塩味を呈する化合物は、それぞれ別々の味細胞によって受容されるが、転写調節因子であるSkn-1a/Pou2f3を欠失させたマウスでは、甘・旨・苦味細胞が完全に消失し、これらの味を識別できなくなる一方で、消失した味細胞に代わり酸味細胞数が増えることから、甘・旨・苦味細胞と酸味細胞は、1つの共通の前駆細胞から分化することが示唆されることを東京大学と理化学研究所の共同研究グループが発見した。

同研究は、松本一朗氏(モネル化学感覚研究所 研究員、東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命化学専攻 特任准教授:当時)、應本真氏(東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命化学専攻 特任助教)、成川真隆氏(ドイツ栄養研究所 研究員、東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命化学専攻 研究員:当時)、吉原良浩氏(理化学研究所脳科学総合研究センター チームリーダー)、阿部啓子氏(東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命化学専攻 特任教授)らにより構成される研究グループによるもの。

脊椎動物は、主に口腔咽頭部の上皮層に分布している味受容細胞(味細胞)が食物中の化合物で活性化され、その情報が脳に伝達されることで様々な味を感じることができる。ヒトが感じる代表的な味である「甘味」、「旨味」、「苦味」、「酸味」、および「塩味」は5基本味と呼ばれ、ヒト以外の動物でもヒトが甘味や旨味を感じる物質を嗜好し、ヒトが苦味や酸味を感じる物質を忌避することが知られている。これまでの研究により、甘味、旨味、苦味、および酸味は互いに異なる味細胞により受容されていることが判明しているが、どのようにして多様な味細胞が出現するのかは不明であった。

味蕾細胞は甘・酸・塩・苦・旨味の5基本味を呈する物質を受容し、味覚シグナルを味神経に伝達する。味蕾細胞は約10日ごとに入れ替わる分化段階の異なる細胞集団で、5基本味はそれぞれ別の味細胞で受容されるが、それらの細胞系譜はこれまで分かっていなかった

今回、研究グループは、味細胞の機能を解明する手段の1つとして、味細胞とその周辺の上皮細胞の違いを生み出す遺伝子を網羅的に解析。その過程で、甘味細胞、旨味細胞、および苦味細胞に限定的に発現するPOUホメオドメインタンパク質Skn-1a/Pou2f3を発見した。

同タンパク質の機能を破壊したマウス(Skn-1aノックアウトマウス)は甘味、旨味、および苦味が感知出来なくなっていたほか、これらの味細胞の活性化に必要な遺伝子群(味覚受容体、Gタンパク質、エフェクタ、イオンチャンネルなど)の発現が消失していた一方、酸味細胞に発現する遺伝子の発現頻度が増大していることか確認された。

これらのことから、甘味、旨味、苦味細胞と酸味細胞は共通の前駆細胞から分化し、甘味、旨味、苦味細胞の出現をSkn-1aが制御していることが示された。

Skn-1a ノックアウトマウスの味蕾では、甘・旨・苦味細胞が完全に消失し、これらの味をまったく感知できなくなり、消失した分だけ酸味細胞が増加した。この結果、甘・旨・苦味細胞と酸味細胞は同じ前駆細胞から分化することが明らかになった

味の認知・識別は、生命を維持するために外界から食物を摂取せざるをえない生物にとって、生体に有害な物質を排除する最後の砦として機能しているほか、美味しい・まずいという味の情報は、好き・嫌い、快・不快といった感性や記憶の形成、発達などと密接に関連しており、味のない食事を続けることは苦痛で、ストレスを感じることとなる。

今回、味細胞の出現やその多様性を支える仕組みの一端が明らかされたことで、生物の食と進化、食環境と生存の関連を考究するヒントになると研究グループは指摘するほか、病気やその治療の過程で起きる味覚障害の治療法の確立にも役立つものとしている。