外部環境が自発的情動性に及ぼす影響の分子基盤に関する研究

• Project/Area Number: 25861008
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Psychiatric science
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 畠中 史幸 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (00581703)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 環境 / 情動性 / 概日リズム / ストレス / 神経ペプチド / 時計遺伝子 / 意欲

Outline of Annual Research Achievements

脳は常に膨大な外部情報を受け、それらを処理・修飾し最終的には行動として出力する。この過程において、自発的情動性は脳内神経ネットワークおよび体内生理ネットワークを通して、外部環境に柔軟かつ迅速に対応する。本研究では、環境により変化する自発的情動性が、脳を介してどのように処理・修飾されるかを分子レベルで解明することを目指した。外部環境、特に異なる光環境による行動変化を検討したところ、恒明条件下では明暗条件下に比べ、概日リズムの周期の延長、スクロース消費テストにおけるスクロース消費量の減少が見られた。また概日リズムの中枢である視交叉上核において、恒明条件下では明暗条件下に比べ、神経ペプチドのNeuromedinUおよびNeuromedinSの発現量が有意に減少していることを明らかにした。NeuromedinUおよびNeuromedinSノックアウトマウスを用いて行動解析を行ったところ、オープンフィールドテストでは差が見られず、強制水泳テストにおいてNeuromedinSノックアウトマウスにおいてのみ無動時間の減少が見られた。以上のことから、光環境は視交叉上核の神経ペプチドの発現に影響を与え、最終的に行動にも変化をもたらすことが示唆された。次に、ストレス条件における自発的情動性の分子メカニズムについて検討した。我々が新たに発見した時計遺伝子Chronoのノックマウスでは野生型マウスに比べ、拘束ストレス後の血清中コルチコステロン量の有意な増加および拘束ストレスに伴う視床下部でのChronoの発現量の有意な上昇を明らかにした。このことから、外部環境により変化する体内生理現象において、概日リズム機構が大きく寄与していることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] 新たな時計遺伝子Chronoの機能 (2015)
  • Author(s): 畠中史幸、中尾みのり、内匠透
  • Journal Title: 分子精神医学 Volume: 15 Pages: 48-50
• [Journal Article] A novel protein, CHRONO, functions as a core component of the mammalian circadian clock. (2014)
  • Author(s): Goriki, A., Hatanaka, F., Myung J., Kim, J., Yoritaka, T., Tanoue, S., Abe, T., Kiyonari, H., Fujimoto, K., Kato, Y., Todo, T., Matsubara, A., Forger, D. and Takumi, T.
  • Journal Title: PLoS Biol. Volume: 12 Issue: 4 Pages: e1001839-e1001839
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1001839
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] A novel protein, CHRONO, function as a core component of the mammalian circadian clock (2014)
  • Author(s): Fumiyuki Hatanaka, Akihiro Goriki, Jihwan Myung, Jae Kim, Katsumi Fujimoto, Yukio Kato, Akio Matsubara, Daniel Forger, Toru Takumi
  • Organizer: Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC, USA
  • Year and Date: 2014-11-18
• [Presentation] Mental disorder models in cerebral organoids (2014)
  • Author(s): Fumiyuki Hatanaka, Domenica D. Li Puma, Asako Furuya, Toru Takumi
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia, Disease Modeling and Drug Discovery
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2014-08-26
• [Presentation] 新たなコア時計遺伝子Chrono: A novel protein, CHRONO, functions as a core component of the mammalian circadian clock (2013)
  • Author(s): 畠中史幸, 郷力昭宏, 内匠透
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド、神戸
• [Presentation] 新たなコア時計遺伝子Chrono: A novel protein, CHRONO, functions as a core component of the mammalian circadian clock (2013)
  • Author(s): 畠中史幸, 内匠透
  • Organizer: 第20回日本時間生物学会学術大会
  • Place of Presentation: 近畿大学、大阪