酸素を基軸とする生物リズムの分子基盤に迫る

• Project Area: Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life
• Project/Area Number: 15H01395
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉種 光 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (70569920)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2016: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2015: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: シグナル伝達 / 脳・神経 / 行動学 / ストレス / 概日時計

Outline of Annual Research Achievements

概日時計の自律的な発振や外界シグナルへの時刻同調メカニズムにおいて、時計タンパク質の翻訳後修飾は極めて重要な役割を果たす。我々は、時計タンパク質CLOCKとBMAL1が時刻依存的なリン酸化制御を受け、DNA結合能や安定性が巧妙に制御されていることを明らかにした。最近では、CLOCK-BMAL1複合体をリン酸化するキナーゼとしてJNKとCaMKIIを同定し、いずれも概日時計の環境適応に必須なシグナルセンサーとして働く可能性を報告した。本研究ではMAPKシグナルの上流因子ASKファミリーに着目した研究を展開した。ASK1-3遺伝子の3重欠損マウス(TKO)を利用し、初年度にはTKOマウスの輪回し行動測定を行い、夜間の光照射に対する行動リズムの位相や周期の制御に異常が見られることを報告した。さらに、ASKを介した細胞内シグナルは生物時計に強い影響を与える可能性が考えられたため、ASK-TKOマウス由来のマウス線維芽細胞を樹立した。この実験では、細胞リズムの可視化を目的として時計タンパク質PER2にルシフェラーゼが融合したPER2::Lucマウスを利用し、このマウスとASK-TKOマウスとを交配して細胞を樹立した。本年度には、この細胞株を利用して、ASKの活性変化が実際に培養細胞の時計振動に対して強い影響を与えるか否かを観察した。まず、レドックス状態の変化を模倣して培養培地の浸透圧を変化させると、ASK活性の上昇または下降に伴って、細胞時計のリズム位相が変化した。さらに、ASK活性を恒常的に上昇または下降させると、細胞時計のリズム周期が短周期化または長周期化することが判明した。実際に、細胞のレドックス状態を変化させた場合にも同様な時計の周期と位相の変化が観察された。さらに重要なことに、これらの刺激に伴う細胞時計への影響は、ASK-KO細胞では見られなくなることを示した。

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。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マンチェスター大学(英国)
• [Int'l Joint Research] マンチェスター大学(英国)
• [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
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [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
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The chondrocyte clock gene Bmal1 controls cartilage homeostasis and integrity (2016)
  • Author(s): Michal Dudek, Nicole Gossan, Nan Yang, Hee-Jeong Im, Jayalath PD Ruckshanthi, Hikari Yoshitane, Xin Li, Ding Jin, Ping Wang, Maya Boudiffa, Ilaria Bellantuono, Yoshitaka Fukada, Ray P. Boot-Handford, and Qing-Jun Meng.
  • Journal Title: The Journal of Clinical Investigation Volume: 126 Issue: 1 Pages: 365-376
  • DOI: 10.1172/jci82755
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cell-based inhibitor screening identifies multiple protein kinases important for circadian clock oscillations (2015)
  • Author(s): Naohiro Kon, Yasunori Sugiyama, Hikari Yoshitane, Isamu Kameshita, Yoshitaka Fukada
  • Journal Title: Communicative & Integrative Biology Volume: 8 Issue: 4 Pages: 1-4
  • DOI: 10.4161/19420889.2014.982405
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Circadian epitranscriptome: ADAR2 catalyzes circadian A-to-I editing and regulates RNA rhythm. (2017)
  • Author(s): Hikari Yoshitane, Hideki Terajima, Yoshitaka Fukada.
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会（口頭）
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松（静岡県・浜松市）
  • Year and Date: 2017-03-30
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular basis in clock genes to control synchronous circadian oscillation (2017)
  • Author(s): Teruya Tamaru, Genki Kawamura, Hikari Yoshitane,Yoshitaka Fukada, Takeaki Ozawa, Ken Takamatsu
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会（口頭）
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松（静岡県・浜松市）
  • Year and Date: 2017-03-30
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 細胞ストレスは概日時計を制御する (2017)
  • Author(s): 今村 聖路、吉種 光、深田 吉孝
  • Organizer: 生物科学専攻リトリート2017
  • Place of Presentation: 松乃井（みなかみ町・群馬県）
  • Year and Date: 2017-03-06
• [Presentation] 出力リズムを担うDBPとE4BP4のDNA結合配列の探索 (2017)
  • Author(s): 浅野 吉政、吉種 光、尾崎 遼、鈴木 穣、寺嶋 秀騎、岩崎 渉、深田 吉孝
  • Organizer: 生物科学専攻リトリート2017
  • Place of Presentation: 松乃井（みなかみ町・群馬県）
  • Year and Date: 2017-03-06
• [Presentation] 概日性転写因子DBPのタンパク質分解の制御機構 (2017)
  • Author(s): 増田 周作、吉種 光、布川莉奈、深田 吉孝
  • Organizer: 生物科学専攻リトリート2017
  • Place of Presentation: 松乃井（みなかみ町・群馬県）
  • Year and Date: 2017-03-06
• [Presentation] 温度シグナルは概日時計制御する (2017)
  • Author(s): 吉田 賢人、今村 聖路、吉種 光、深田 吉孝
  • Organizer: 生物科学専攻リトリート2017
  • Place of Presentation: 松乃井（みなかみ町・群馬県）
  • Year and Date: 2017-03-06
• [Presentation] 細胞ストレスに応答は哺乳類の概日時計を制御する (2017)
  • Author(s): 今村 聖路、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
• [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
• [Presentation] 体内時計の分子的アプローチから温度生物学に迫る (2017)
  • Author(s): 吉種 光, 深田 吉孝
  • Organizer: 新学術領域研究「温度生物学」第2回若手の会（口頭）
  • Place of Presentation: ホテル東海園, (愛知県・蒲郡市)
  • Year and Date: 2017-01-18
• [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): 吉種 光、寺嶋 秀騎、尾崎 遼、岩崎 渉、深田 吉孝
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会（ポスター）
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市)
  • Year and Date: 2016-12-02
• [Presentation] 概日時計は細胞ストレスに応答する (2016)
  • Author(s): 今村 聖路、吉種 光、服部 一輝、山口 光男、名黒 功、一條 秀憲、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
• [Presentation] ユビキチン化酵素FBXL21によるCRYタンパク質の安定化機構 (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
• [Presentation] 時計タンパク質DBPの分解を制御するE３リガーゼの機能解析 (2016)
  • Author(s): 増田 周作、吉種 光、布川 莉奈、深田 吉孝
  • Organizer: 新学術領域研究「ユビキチンネオバイオロジー」班会議
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングダムサッポロ（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-11-16
• [Presentation] 時計蛋白質FBXL3とFBXL21のドメイン解析に基づくCRYの安定的制御機構 (2016)
  • Author(s): 野辺 加織、吉種 光、弓本 佳苗、中山 敬一、深田 吉孝
  • Organizer: 新学術領域研究「ユビキチンネオバイオロジー」班会議
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングダムサッポロ（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-11-16
• [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): 吉種 光、寺嶋 秀騎、尾崎 遼、鈴木 穣、岩崎 渉、深田 吉孝
  • Organizer: 第23回日本時間生物学会学術大会（ポスター）
  • Place of Presentation: 名古屋大学 (愛知県・名古屋市)
  • Year and Date: 2016-11-12
• [Presentation] 細胞ストレスと概日時計の分子的連関 (2016)
  • Author(s): 今村 聖路、吉種 光、服部 一輝、山口 光男、名黒 功、一條 秀憲、深田 吉孝
  • Organizer: 第23回日本時間生物学会学術大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学 (愛知県・名古屋市)
  • Year and Date: 2016-11-12
• [Presentation] 出力リズムを担うDBPとE4BP4のDNA結合配列の探索 (2016)
  • Author(s): 浅野 吉政、吉種 光、尾崎 遼、鈴木 穣、寺嶋 秀騎、岩崎 渉、深田 吉孝
  • Organizer: 第23回日本時間生物学会学術大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学 (愛知県・名古屋市)
  • Year and Date: 2016-11-12
• [Presentation] Molecular mechanism of a link between cellular stress and circadian clock (2016)
  • Author(s): Kiyomichi Imamura, Hikari Yoshitane, Kazuki Hattori, Mitsuo Yamaguchi, Isao Naguro, Hidenori Ichijo and Yoshitaka Fukada
  • Organizer: IGER International Symposium on Biological Rhythms
  • Place of Presentation: 名古屋大学 (愛知県・名古屋市)
  • Year and Date: 2016-11-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 哺乳類の概日時計機構におけるRNA編集酵素の重大な役割 (2016)
  • Author(s): 吉種 光、寺嶋 秀騎、尾崎 遼、鈴木 穣、岩崎 渉、深田 吉孝
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会（口頭）
  • Place of Presentation: 仙台国際センター(宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2016-09-27
• [Presentation] 体内時計が生み出すmRNAの転写後修飾リズム (2016)
  • Author(s): 吉種 光、寺嶋 秀騎、尾崎 遼、鈴木 穣、岩崎 渉、深田 吉孝
  • Organizer: 新学術領域研究「温度生物学」第1回領域会議（ポスター）
  • Place of Presentation: 札幌市教育文化会館（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-06-29
• [Presentation] 酸素生物学 と 体内時計 (2016)
  • Author(s): 吉種 光、深田 吉孝
  • Organizer: 新学術領域研究「酸素生物学」第３回全体班会議（口頭）
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都・文京区）
  • Year and Date: 2016-05-28
• [Presentation] Impact roles of the RNA Editing Enzyme in the mammalian circadian clockwork (2016)
  • Author(s): Hikari Yoshitane, Hideki Terajima, Haruka Ozaki, Yutaka Suzuki, Wataru Iwasaki and Yoshitaka Fukada
  • Organizer: 新学術領域研究「酸素生物学」第３回全体班会議（ポスター）
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都・文京区）
  • Year and Date: 2016-05-28
• [Presentation] Apoptosis signal-regulating kinaseによる細胞外刺激と概日時計機構の媒介 (2016)
  • Author(s): 今村 聖路、吉種 光、服部 一輝、山口 光男、名黒 功、一條 秀憲、深田 吉孝
  • Organizer: 新学術領域研究「酸素生物学」第３回全体班会議
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都・文京区）
  • Year and Date: 2016-05-28
• [Presentation] Impact roles of the RNA Editing Enzyme in the mammalian circadian clockwork (2016)
  • Author(s): Hikari Yoshitane, Hideki Terajima, Haruka Ozaki, Yutaka Suzuki, Wataru Iwasaki and Yoshitaka Fukada
  • Organizer: Society for Research on Biological Rhythms 2016
  • Place of Presentation: Innisbrook Golf Resort (USA Florida)
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The chondrocyte clock gene Bmal1controls cartilage homeostasis and integrity (2016)
  • Author(s): Michal Dudek, Nicole Gossan, Nan Yang, Hee-Jeong Im, Jayalath Ruckshanthi, Hikari Yoshitane, Xin Li, Yoshitaka Fukada, Ray Boot-Handford, Qing-Jun Meng: Dudek M, Gossan N, Yang N, Hee-Jeong Im, Jayalath Ruckshanthi, Hikari Yoshitane, Xin Li, Yoshitaka Fukada, Ray Boot-Handford, Qing-Jun Meng
  • Organizer: Society for Research on Biological Rhythms 2016
  • Place of Presentation: Innisbrook Golf Resort (USA Florida)
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 体内時計の出力リズムを担う時計シスエレメントD-boxの探索 (2016)
  • Author(s): 浅野吉政、吉種光、尾崎遼、鈴木穣、寺嶋秀騎、佐上彩、布川莉奈、岩崎渉、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（新宿区、東京都）
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] 体内時計が生み出すA-to-IRNA編集リズムの重要性 (2016)
  • Author(s): 寺嶋秀騎、吉種光、尾崎遼、鈴木穣、榛葉繁紀、岩崎渉、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（新宿区、東京都）
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] 概日時計をリセットする新規の入力シグナル (2016)
  • Author(s): 今村聖路、吉種光、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（新宿区、東京都）
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] タンパク質量が顕著に変動するDBPの分解制御 (2016)
  • Author(s): 増田周作、吉種光、布川莉奈、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（新宿区、東京都）
  • Year and Date: 2016-03-16
• [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（新宿区、東京都）
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] Circadian epitranscriptomics: Mrna rhythms driven by rhythmic post-transcriptional regulation. (2016)
  • Author(s): Hikari Yoshitane, Hideki Terajima, Yoshitaka Fukada
  • Organizer: 酸素生物学・ダインイングコード合同若手会議
  • Place of Presentation: 一宮シーサイドオーツカ（一宮町、千葉県）
  • Year and Date: 2016-01-27
  • Invited
• [Presentation] リズミックな A-to-I RNA 編集による体内時計システムの分子制御 (2015)
  • Author(s): 寺嶋秀騎、吉種光、尾崎遼、鈴木穣、榛葉繁紀、岩崎渉、深田吉孝
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（神戸市、兵庫県）
  • Year and Date: 2015-12-04
  • Invited
• [Presentation] 24時間周期を生み出す時計タンパク質CLOCKとBMAL1のリン酸化制御 (2015)
  • Author(s): 吉種光、金尚宏、今村聖路、佐上彩、深田吉孝
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（神戸市、兵庫県）
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] 広範な RNA リズムを作り出す A-to-I RNA 編集と時計振動体との機能連関 (2015)
  • Author(s): 寺嶋秀騎、吉種光、尾崎遼、鈴木穣、榛葉繁紀、岩崎渉、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（文京区、東京都）
  • Year and Date: 2015-11-21
• [Presentation] 細胞時計の新しい同調刺激の探索とそのシグナリング解析 (2015)
  • Author(s): 今村聖路、吉種光、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（文京区、東京都）
  • Year and Date: 2015-11-21
• [Presentation] 時計シスエレメント D-box を介したゲノムワイドな転写制御機構の解析 (2015)
  • Author(s): 浅野吉政、吉種光、尾崎遼、鈴木穣、寺嶋秀騎、佐上彩、岩崎渉、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（文京区、東京都）
  • Year and Date: 2015-11-21
• [Presentation] インタラクトーム解析によるマウス CLOCK-BMAL1 の調節因子の探索 (2015)
  • Author(s): 広瀬健太郎、吉種光、杉山康憲、秦裕子、尾山大明、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（文京区、東京都）
  • Year and Date: 2015-11-21
• [Presentation] FBXL21 によるユビキチン化を介した CRY タンパク質の安定化メカニズムの解明 (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（文京区、東京都）
  • Year and Date: 2015-11-21
• [Presentation] CRY タンパク質の多面的な安定性制御は概日時計の発振速度を調節する (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（文京区、東京都）
  • Year and Date: 2015-11-21
• [Presentation] Circadian epitranscriptomics: Mrna rhythms driven by rhythmic post-transcriptional regulation. (2015)
  • Author(s): Hikari Yoshitane, Hideki Terajima, Yoshitaka Fukada
  • Organizer: EBRS-WCC Congress 2015
  • Place of Presentation: Manchester, UK
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] リズミックなA-to-I RNA編集が担う体内時計機構の分子基盤 (2015)
  • Author(s): 寺嶋秀騎、吉種光、尾崎遥、鈴木穣、榛葉繁紀、岩崎渉、深田吉孝
  • Organizer: 第17回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ホテルライフォート札幌（札幌市、北海道）
  • Year and Date: 2015-07-15
• [Presentation] Circadian control of RNA modification regulates rhythmic gene expression and clock speed (2015)
  • Author(s): Hideki Terajima, Hikari Yoshitane, Haruka Ozaki, Yutaka Suzuki, Shigeki Shimba, Wataru Iwasaki, and Yoshitaka Fukada
  • Organizer: Gordon Research Conferences on Chronobiology
  • Place of Presentation: Girona, Spain
  • Year and Date: 2015-06-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 酸素を基軸とする生物リズムの分子基盤に迫る (2015)
  • Author(s): 吉種光
  • Organizer: 第2回新学術領域研究「酸素生物学」全体班会議
  • Place of Presentation: 京都大学（京都市、京都府）
  • Year and Date: 2015-05-31
  • Invited
• [Book] 生体の科学「時計タンパク質の翻訳後修飾による体内時計制御」 (2016)
  • Author(s): 吉種光、深田吉孝
  • Publisher: 金原出版
• [Book] ブルーライトテキストブック (2016)
  • Author(s): 吉種光、深田吉孝
  • Publisher: 金原出版
• [Book] 概日時計はRNA編集酵素ADAR2を介してRNA編集のリズムを生み出しRNAのリズムの出力を制御する (2016)
  • Author(s): 寺嶋秀騎、吉種光、深田吉孝
  • Total Pages: 1
  • Publisher: ライフサイエンス新着論文レビュー
• [Book] Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling (2015)
  • Author(s): Hikari Yoshitane and Yoshitaka Fukada
  • Publisher: Springer
• [Book] ブレインサイエンス・レビュー 2015
  • Author(s): 吉種光
  • Publisher: ブレインサイエンス振興財団
• [Remarks] 深田研ホームページ
  • URL: http://www.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/fukada-lab/
• [Remarks] Japan Prize 研究者ブログ
  • URL: http://blog2015yoshitane.japanprize.jp