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正確な24時間リズムを生み出す時計タンパク質の安定化と分解のメカニズム

Publicly Offered Research

Project AreaNew aspect of the ubiquitin system : its enormous roles in protein regulation
Project/Area Number 15H01173
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

深田 吉孝  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80165258)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywordsサーカディアンリズム / 生物時計 / CRY / タンパク質分解 / ユビキチン / USP7 / TDP-43 / UBE3A/E6AP
Outline of Annual Research Achievements

FBXL3とFBXL21は互いに最も近縁なF-box型E3リガーゼであるが、時計タンパク質CRYの分解促進と安定化という拮抗的な作用を示す。Fbxl3欠損マウスは行動リズム周期が約28時間と野生型に比べて顕著に長くなる一方で、Fbxl3とFbxl21との二重欠損マウスは恒暗条件で飼育すると徐々にリズム性を失う。このリズム性消失の原因を追究するため、本研究では二重欠損マウスから時計中枢である視交叉上核を単離し、高感度CCDカメラを用いて個々の細胞の生物リズムを連続測定した。この実験には、視交叉上核の各細胞の時計振動を可視化するために、PER2タンパク質とルシフェラーゼとを融合したノックインマウスを利用した。その結果、各ニューロンのロバストなリズムが脱同調しているというよりも、個々のニューロンの細胞リズムが顕著に減弱していることを見出した。このことから、FBXL3とFBXL21のCRYに対する拮抗的な作用は、1細胞レベルでの時計機能の維持に必須であると考えられた。
一方、時計関連転写因子であるDBPは著しい日内変動リズムを示し、時計機構の時刻シグナルをスイッチのようにオン・オフで切り替えることができる出力因子である。我々は、RNA-SeqやqRT-PCR法を用いてmRNAの著しいリズム性を確認し、特異的抗体を自作することにより、DBPタンパク質の顕著な日周変動も確認した。さらにChIP-Seq解析を行い、DBPのゲノムワイドな転写出力とそのリズムを明らかにした。また質量分析により、DBPのリン酸化部位とユビキチン化部位を決定すると共に、その相互作用分子を複数同定した。一方、DBPタンパク質はプロテアソームの阻害によって安定化することを示し、このDBP分解に関与するE2タンパク質とE3リガーゼの候補を絞り込んだ。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results) Book (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 体内時計によるADAR2を介したリズミックなA-to-I RNA編集とRNAリズムの出力制御2017

    • Author(s)
      寺嶋秀騎、深田吉孝
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: -

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Regulation of circadian clock by post-translational modifications of clock proteins2016

    • Author(s)
      吉種光、深田吉孝
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 67 Issue: 6 Pages: 512-516

    • DOI

      10.11477/mf.2425200542

    • ISSN
      0370-9531, 1883-5503
    • Year and Date
      2016-12-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] USP7 and TDP-43: Pleiotropic regulation of Cryptochrome protein stability paces the oscillation of the mammalian circadian clock.2016

    • Author(s)
      Arisa Hirano, Tomoki Nakagawa, Hikari Yoshitane, Masaaki Oyama, Hiroko Kozuka-Hata, Darin Lanjakornsiripoan, and Yoshitaka Fukada
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 11 Issue: 4 Pages: e0154263-e0154263

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0154263

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] SCOP/PHLPP1β in the basolateral amygdala regulates circadian expression of mouse anxiety-like behavior.2016

    • Author(s)
      Jun J. Nakano, Kimiko Shimizu, Shigeki Shimba, Yoshitaka Fukada
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 33500-33500

    • DOI

      10.1038/srep33500

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] SCOP/PHLPP1β mediates circadian regulation of long-term recongnition memory.2016

    • Author(s)
      Kimiko Shimizu, Yodai Kobayashi, Erika Nakatsuji, Shigeki Shimba, Maya Yamazaki, Kenji Sakimura and Yoshitaka Fukada.
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 12926-12926

    • DOI

      10.1038/ng.3731

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ユビキチン化酵素FBXL3 とFBXL21が概日時計振動を安定に維持する作用機序2017

    • Author(s)
      野辺 加織、吉種 光、深田 吉孝
    • Organizer
      時間生物フォーラム東京2017
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都 文京区)
    • Year and Date
      2017-02-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] A-to-I RNA編集酵素は体内時計からの出力リズムの鍵分子である2016

    • Author(s)
      野辺 加織、吉種 光、平野 有沙、深田 吉孝
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県 横浜市)
    • Year and Date
      2016-12-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ユビキチン化を介したCRYタンパク質の安定性の制御機構.2016

    • Author(s)
      野辺 加織、吉種 光、中川 智貴、平野 有紗、弓本 佳苗、中山 敬一、深田 吉孝
    • Organizer
      時間生物フォーラム東京2016
    • Place of Presentation
      早稲田大学 ( 東京都新宿区)
    • Year and Date
      2016-03-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 時計タンパク質と時計遺伝子による24時間リズムの形成機構.2016

    • Author(s)
      深田 吉孝
    • Organizer
      北陸実験動物研究会 第52回研究会
    • Place of Presentation
      金沢医科大学病院 ( 石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-02-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体高分子のリズミックな修飾が時を刻み、刻まれた時が修飾リズムをつくる.2016

    • Author(s)
      深田 吉孝
    • Organizer
      「生命活動を生体高分子への修飾から俯瞰する」2015年度第1回研究会
    • Place of Presentation
      国際高等研究所 ( 京都府木津川市)
    • Year and Date
      2016-02-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Moleculer mechanism for CRY protein stabilization through FBXL21-mediated ubiquitination.2015

    • Author(s)
      野辺 加織、吉種 光、平野 有沙、中川 智貴、弓本 佳苗、中山 敬一、深田吉 孝
    • Organizer
      第22回日本時間生物学会学術大会
    • Place of Presentation
      東京大学 ( 東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-11-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Pleiotropic regulation of Cryptochrome protein stability paces the oscillation of the mammalian circadian clock.2015

    • Author(s)
      中川 智貴、平野 有沙、吉種 光、尾山 大明、秦 裕子、ランジャコーンシリパン ダーリン 、深田 吉孝
    • Organizer
      第22回日本時間生物学会学術大会
    • Place of Presentation
      東京大学 ( 東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-11-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 体内時計をマウス脳や組織細胞で可視化すると見えてくる時計タンパク質の凄技.2015

    • Author(s)
      深田吉孝
    • Organizer
      第246回生理学東京談話会
    • Place of Presentation
      東邦大 学( 東京都大田区)
    • Year and Date
      2015-09-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Post-translational Modifications of Clock Proteins Bolster Circadian Rhythms.2015

    • Author(s)
      Yoshitaka Fukada
    • Organizer
      14th International Congress on Amimo Acids, Peptides and Proteins
    • Place of Presentation
      Universitat Wien ( Osterreich Wien)
    • Year and Date
      2015-08-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 概日リズム.『動物学の百科事典』2017

    • Author(s)
      小島大輔、深田吉孝(日本動物学会 監修)
    • Publisher
      丸善出版
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] 松果体の光受容.『光と生命の事典』2016

    • Author(s)
      深田吉孝(日本光生物学協会 光と生命の事典 編集委員会 編)
    • Total Pages
      436
    • Publisher
      朝倉書店
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] 概日時計の発振メカニズムと時計蛋白質の翻訳後修飾.『ブルーライト テキストブック』2016

    • Author(s)
      吉種光、深田吉孝( 坪田 一男 編)
    • Total Pages
      230
    • Publisher
      金原出版
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 深田研究室

    • URL

      http://www.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/fukada-lab/index-j.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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