体節時計をモデルとしたマウスとヒトの時間スケール種差を生み出す原理の解明

Publicly Offered Research

Project Area	Interplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation
Project/Area Number	17H05777
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	Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	松田充弘国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (10709752)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help	¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000) Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords	時間 / 種差 / 体節時計 / 多様性
Outline of Annual Research Achievements	体節時計はマウス、ヒトともにHes7遺伝子の自己抑制回路による振動という同じ仕組みでできている。しかし、その振動周期はマウスが２時間でヒトが５時間と異なっている。この違いの原因は、Hes7遺伝子自体の違いによるものなのか、Hes7を取り巻く細胞内環境によるのかまったく明らかになっていない。本研究では、マウスES細胞、ヒトiPS細胞から体節時計をもつ未分節中胚葉様の細胞を誘導し、マウス・ヒト間の体節時計時間スケールの違いの原因を明らかにした。まず、マウスとヒトでHes7遺伝子領域の配列の違いが周期の違いを生むとの仮説のもとにHes7遺伝子領域を入れ替えた細胞を作製し周期の長さを調べた。結果は、周期はほとんど変化しなかった。これによりHes7遺伝子領域自体が周期の違いを生むのではないことが分かった。次に、振動周期に影響するどの過程がマウスとヒトで異なるかを測定した。これまでの理論・実験研究から周期の長さには、Hes7合成や抑制の時間遅れ・Hes7の分解速度が重要であるとされている。本研究でそれぞれの過程に必要な時間をマウスとヒトで測定したところ、タンパク合成・イントロンによる時間遅れ、mRNA・タンパク質の分解時間に種差が見られた。また、この違いは2時間と5時間を説明し得る程度の違いであった。このことから、体節時計周期の種間の違いはHes7遺伝子配列ではなく、細胞という反応場の違いがHes7遺伝子の挙動を変え、それが周期の違いにつながることが明らかとなった。
Research Progress Status	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。