| Project/Area Number |
19K07288
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 48020:Physiology-related
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | circadian rhythm / stress response / simulation / biological clock / live imaging / phosphorylation / nuclear translocation / synchronization / mathematical Simulation / transcription facttor / ranscription facttor / transcription factor / bioluminescence / Bioluminescence / protein modification / 生物時計 / 環境ストレス / 転写因子 / 蛋白質修飾 / 同期 |
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| Outline of Research at the Start |
環境・ストレスは様々な健康問題・疾患(生活習慣病・癌等)を引き起こし、時計蛋白質BMAL1等による細胞時計を介するストレス適応能の低下はその一因だと考えられている。
本研究は、環境ストレス適応の基盤となる細胞時計の同期を統御する蛋白質コード（修飾、相互作用、細胞内局在等）を解明することを目的とする。研究代表者はその鍵として細胞時計同期の初期過程で不可欠な役割を担うBMAL1のS領域(BMAL1-S)とBMAL1核局在の同期（ISR）を発見し、同期に関与しうるBMAL1蛋白質制御も解明している。本研究で示される新たな時計同期機序の知見を礎に、ストレス適応能の向上を図る医療への展開が期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
Environmental stress leads to various health problems and diseases. One of the causes is the impaired adaptive capacity to stress caused by clock proteins such as BMAL1. The purpose of this study was to elucidate the protein code that regulates cellular clock synchronization, which is the basis of adaptation to environmental stress.
In this study, we 1) confirmed the acute synchronous shift (ISR) of nucleocytoplasmic localization of BMAL1:CLOCK in the early phase of cellular clock synchronization, and showed that the S region of BMAL1 (BMAL1-S) is essential for the ISR and clock synchronization. Mathematical simulations showed that BMAL1 phosphorylation and nuclear localization are prerequisites for clock synchronization. 2) In the SCN, the central clock of the brain, BMAL1-S and its phosphorylation are essential for cellular clock synchronization.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
代表者が発見したBMAL1-S領域が多様な同調因子に誘導される時計同期に共通して不可欠であるという知見は、驚くべきものであり、「BMAL1-Sに収束するシグナルが細胞間の時計同期を統御する」という新たなコンセプトの想定を可能にした。したがって、多様な因子による時計同期をBMAL1に収束する蛋白質レベルの現象として包括的に捉える試みには独自性がある。本研究を基に、多様な時計同調系の不全に起因する生活習慣病・癌・脳精神疾患等を細胞機能の同期性という視点から理解し、時計同期操作による生理機能・病態の制御法を開発することは、新たな予防的医療や治療戦略に結実し、生命科学・医療への貢献する可能性がある。
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