| Project/Area Number |
21H02526
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小野 大輔 名古屋大学, 環境医学研究所, 講師 (30634224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 孝博 明治大学, 農学部, 専任教授 (00581985)
山口 裕嗣 名古屋大学, 環境医学研究所, 特任助教 (10542970)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 概日リズム / 睡眠・覚醒 / 視交叉上核 / 神経回路 / 体温調節 / 光操作 / 体温 / 日内休眠 / 光計測 / 視床下部 / イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
哺乳類における概日時計の中枢は、視床下部に位置する「視交叉上核」に存在し、時計遺伝子群の転写・翻訳を介したフィードバックループにより24時間のリズムが生成される。そのリズムは外界の明暗環境に同調し、最終的に睡眠・覚醒や体温リズムなど様々な生理機能の時間的調節を行う。これまで研究から、現象的に概日時計がこれらの生理機能を調節している事が示されてきたが、実際どの神経回路がどの生理機能の時間調節に関与するのかは不明であった。本研究では、光遺伝学、光イメージング、神経トレーシング、ゲノム編集など様々な最新の技術を組み合わせ、概日時計による体温調節メカニズムを神経回路レベルで明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類における概日時計の中枢は、視床下部に位置する「視交叉上核」に存在し、時計遺伝子群の転写・翻訳を介したフィードバックループにより24時間のリズムが生成される。そのリズムは外界の明暗環境に同調し、最終的に睡眠・覚醒や体温リズムなど様々な生理機能の時間的調節を行う。これまでの多くの研究から、現象的に概日時計がこれらの生理機能を調節している事が示されてきたが、実際どの神経回路がどの生理機能の時間調節に関与するのかは、ほとんど明らかにされてこなかった。
昨年度までの研究で、時計遺伝子欠損マウスを用い、日内休眠が概日時計による調節を受けている事を見出している。今年度は概日時計の中枢である視交叉上核が日内休眠のタイミングに関与しているかを検証した。
視交叉上核特異的にChR2を発現させ、神経活動を操作したところ、視交叉上核の神経活動の上昇により、日内休眠が抑制されることを見出した。この結果は概日時計の中枢である視交叉上核が、日内休眠の調節に関与している事を示唆する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
野生型および時計遺伝子欠損マウスを用い、日内休眠の出現頻度が一日のうちどこに多く見られるかを検証した。その結果、日内休眠のタイミングが概日時計により調節している事が分かってきた。また、視交叉上核の神経活動を計測したところ、神経発火が最も低い時間帯に日内休眠が始まることが分かってきた。さらに視交叉上核特異的にChR2を発現させ、神経活動を操作したところ、視交叉上核の神経活動の上昇により、日内休眠が抑制されることを見出した。
このように日内休眠を調節する神経メカニズムの一端が明らかにされつつあるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
光遺伝学ツールを用いて、視交叉上核の神経活動の抑制により日内休眠がどのような影響を受けるかを検証する。また視交叉上核の下流に着目し、single cell RNA seq等を用い、日内休眠のタイミングを担う神経細胞を同定する。さらに神経トレーシングを用い、上流の視交叉上核細胞種を同定する。
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Report
(2 results)
Research Products
(25 results)
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[Presentation] Network-driven intracellular cAMP coordinates circadian rhythm in mouse suprachiasmatic nucleus2022
Author(s)
Ono, D., Wang, H., Hung, J.C., Wang, T.H., Kon, N., Yamanaka, A., Li, Y., and Sugiyama, T.
Organizer
International Symposium on Chronogenesis
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[Presentation] The central circadian clock regulates wakefulness via CRF neurons in the hypothalamus2021
Author(s)
Ono, D., Mukai, Y., Hung, C. J, Chowdury, S., Sugiyama, T., and Yamanaka A.
Organizer
第44回日本神経科学大会
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