M3ムスカリン作動性アセチルコリン受容体の活性化状態が哺乳類の嗅覚受容体シグナル伝達を調節する

Sci. Signal., 11 January 2011
Vol. 4, Issue 155, p. ra1
[DOI: 10.1126/scisignal.2001230]

Yun Rose Li^1* and Hiroaki Matsunami^1,2†

¹ Department of Molecular Genetics and Microbiology, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA.
² Department of Neurobiology, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA.

* Present address: Medical Scientist Training Program, University of Pennsylvania School of Medicine, Philadelphia, PA 19104, USA.

† To whom correspondence should be addressed. E-mail: hiroaki.matsunami@duke.edu

要約：ヘテロ三量体グアニンヌクレオチド結合タンパク質（Gタンパク質）共役受容体（GPCR）の多様なレパートリーによって、細胞はその環境を感知することが可能である。哺乳類の嗅覚には、最大のGPCRファミリーである嗅覚受容体（OR）の活性化が必要であるが、ORがGPCRの他のファミリーと機能的に相互作用するか否かは不明である。本研究で、嗅覚ニューロン（OSN）に見られる3型ムスカリン作動性アセチルコリン受容体（M3-R）とORとの相互作用が、対応する匂い物質に対するORの応答を調整することが明らかになった。ヒト胚腎臓由来293T細胞では、ORとM3-Rは物理的に相互作用し、M3-RはいくつかのORの匂い物質によって惹起される応答の効力および有効性を増強した。選択的M3-RアンタゴニストはOSNの匂い物質依存的活性化を減弱させ、M3-RとORをトランスフェクションによって発現させた細胞では、OR活性化はムスカリンアゴニストによって亢進され、ムスカリンアンタゴニストによって抑制された。さらに、ORシグナル伝達のM3-R依存的増強は、ORの効率的な膜局在化に必要な補助因子である受容体輸送タンパク質1S（RTP1S）の増強と相乗作用を示した。しかし、M3-Rは細胞表面のOR存在量を増加させなかったことから、M3-RはRTP1Sとは独立した異なる機構によって作用すると考えられる。最後に、対応する匂い物質によるOR活性化は、M3-Rをアゴニストの非存在下で転写活性化した。ORとM3-Rのクロストークは、強いOR活性化にORとM3-Rの機能的共役が必要であることを示唆している。

Y. R. Li, H. Matsunami, Activation State of the M3 Muscarinic Acetylcholine Receptor Modulates Mammalian Odorant Receptor Signaling. Sci. Signal. 4, ra1 (2011).