概日時計システムにおける周期決定因子CRY2の分解タイミングの制御機構

• Project Area: Proteolysis in the Regulation of Biological Processes
• Project/Area Number: 21025010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 深田 吉孝 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80165258)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 概日時計 / 蛋白質キナーゼ / リン酸化 / 分解シグナル / プロテアソーム / CRY2 / 転写調節 / 核移行

Research Abstract

ほ乳類のCRYタンパク質CRY1・CRY2は、時計遺伝子の転写を強力に負に制御することにより、概日時計の発振において中心的な役割を果たす。このうちCRY2は、557番目のセリン残基(Ser557)のリン酸化に依存してプロテアソーム系を介した分解制御を受ける。私共は、このリン酸化依存的分解の生理的意義に迫るため、Ser557をAla置換した変異マウスを昨年度に作製した。本年度は、このS557A-CRY2ノックインマウスを用い、CRY2の分解の異常が個体の行動リズムおよび分子リズムに及ぼす影響を調べた。まず、CRY2の分解が個体の概日リズム周期を調節する可能性を探るため、S557A-CRY2ノックインマウスの輪まわし行動リズムを解析した。その結果、恒暗条件下において変異ホモマウスは野生型よりも長い周期の行動リズムを示した。一方、CRY2分解が概日時計の光リセットに寄与する可能性を調べるため、主観的夜の前半または後半に30分の光パルスを与え、行動リズムの位相シフトを解析した。その結果、野生型と変異マウスの間で光位相シフトに違いは観察されなかった。次に、一日の様々な時刻でマウスから肝臓を単離し、一群の時計タンパク質の発現リズムを調べた。その結果、変異マウスにおいて、CRY2とその結合パートナーであるPER2のタンパク質量が増加していた。一方、変異マウスの肝臓ではCry2・Dec1遺伝子の発現量が有意に低下していた。さらに、E-boxに制御されている時計遺伝子であるDbp・Per1、および時計の下流遺伝子であるCyp51も発現量が低下する傾向が見られた。これらの結果から、CRY2のリン酸化依存的な分解は、時計タンパク質と時計遺伝子の発現を調節することにより、精密に制御される概日リズム周期の決定において重要な役割を果たすと結論した。

Research Products

• [Journal Article] Light-dependent and circadian clock-regulated activation of SREBP, XBP1 and HSF pathways in the pineal gland (2011)
  • Author(s): Megumi Hatori, Tsuyoshi Hirota(同等貢献)
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA Volume: 108(掲載確定) Pages: 4864-4869
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptional repressor TIEG1 regulates Bmall gene through GC box and controls circadian clockwork (2010)
  • Author(s): Tsuyoshi Hirota
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 15 Pages: 111-121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DYRK1A and GSK-3 β : A dual kinase mechanism directing proteasomal degradation of CRY2 for circadian timekeeping (2010)
  • Author(s): Nobuhiro Kurabayashi
  • Journal Title: Mol.Cell.Biol. Volume: 30 Pages: 1757-1768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 概日時計の時刻リセットの分子機構 (2010)
  • Author(s): 金尚弘
  • Journal Title: 比較内分泌学 Volume: 36 Pages: 118-126
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DYRK1A and GSK-3β : A dual kinase mechanism directing proteasomal degradation of CRY2 for circadian timekeep ing (2010)
  • Author(s): Nobuhiro Kurabayashi
  • Journal Title: Mol.Cell.Biol. 30 Pages: 1757-1768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptional repressor TIEG1 regulates Bmal1 gene through GC box and controls circadian clockwork (2010)
  • Author(s): Tsuyoshi Hirota
  • Journal Title: Genes Cell s 15 Pages: 111-121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Roles of CLOCK phosphorylation in suppression of E-box-dependent transcription (2009)
  • Author(s): Hikari Yoshitane
  • Journal Title: Mol.Cell.Biol. 29 Pages: 3675-3686
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preferential inhibition of BMAL2 : CLOCK activity by PER2 reemphasizes its negative role and a positive role of BMAL2 in the circadian transcription (2009)
  • Author(s): Momoko Sasaki
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 25149-25159
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CIPC-dependent phosphorylation of CLOCK and NPAS2 in circadian clockwork (2009)
  • Author(s): Hikari Yoshitane
  • Journal Title: Sleep Biol.Rhythms 7 Pages: 226-234
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 松果体における概日時計の光位相制御シグナリングとその新しい生理機能 (2010)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: 日本動物学会第81回東京大会
  • Place of Presentation: 東京大学教養部(東京都)
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] 自律的に時を刻む生物時計の分子制御 (2010)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: ATI財団法人新世代研究所「時を計る」研究会
  • Place of Presentation: 新世代研究所(東京都)
  • Year and Date: 2010-07-29
• [Presentation] In vivo analysis of phosphrylation-dependent degradation of mCRY2 (2010)
  • Author(s): Arisa Hirano
  • Organizer: 12th Meeting Society for Research on Biological Rhythms
  • Place of Presentation: Sandestin Golf and Beach Resort Destin (USA)
  • Year and Date: 2010-05-25
• [Presentation] Mutational analysis of in vivo phosphorylation sites of CLOCK protein (2009)
  • Author(s): Ngoc-Hien Du
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] ゼブラフィシュ桿体と錐体の光応答特性におけるGRK1とGRK7の役割の分子生理学的解析 (2009)
  • Author(s): 白木知也
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] TGF-β/activin signaling regulates circadian clock through bHLH transcription factor DEC1 (2009)
  • Author(s): 金尚宏
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] Circadian timekeeping mechanism with temporally regulated protein phosphorylation (2009)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 培養細胞におけるSCOPノックダウンを用いた時計発振機構へのアプローチ (2009)
  • Author(s): 小林大起
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] Ser38/Ser42 phosphorylation of CLOCK critical for its DNA-binding and suppression of E-box-dependent transcription (2009)
  • Author(s): 吉種光
  • Organizer: 第6回アジア睡眠学会 日本睡眠学会第34回定期学術集会 第16回日本時間生物学会学術大会合同大会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-27
• [Presentation] C末端領域のリン酸化によるマウスCRY2タンパク質の分解制御 (2009)
  • Author(s): 倉林伸博
  • Organizer: 第6回アジア睡眠学会 日本睡眠学会第34回定期学術集会 第16回日本時間生物学会学術大会合同大会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-27
• [Presentation] マウスCRY2におけるC末端領域リン酸化の生理的役割 (2009)
  • Author(s): 平野有沙
  • Organizer: 第6回アジア睡眠学会 日本睡眠学会第34回定期学術集会 第16回日本時間生物学会学術大会合同大会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-27
• [Presentation] Multiple mechanisms for resetting of the cellular clock (2009)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: 第6回アジア睡眠学会 日本睡眠学会第34回定期学術集会 第16回日本時間生物学会学術大会合同大会
  • Place of Presentation: 大阪市中央公会堂
  • Year and Date: 2009-10-25
• [Presentation] 末梢時計の位相制御:Per 遺伝子の誘導を伴わない機構 (2009)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会 日本比較生理生化学会第31回大会 合同大会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] Rhythmic phosphorylation of CLOCK and BMAL1 at different phases of circadian clock (2009)
  • Author(s): 吉種光
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] Degradation mechanism of CRY2 dependent on its circadian-regulated phosphorylation in mammals (2009)
  • Author(s): 倉林伸博
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] 視細胞の欠損を誘導できる遺伝子組換えゼブラフィッシュの体色変化 (2009)
  • Author(s): 小島大輔
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会 日本比較生理生化学会第31回大会 合同大会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] ニワトリ松果体で光誘導される遺伝子群の同定とその生理的役割の解析 (2009)
  • Author(s): 飯塚倫子
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会 日本比較生理生化学会第31回大会 合同大会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] 視細胞をコンディショナルに欠損する遺伝子組換えゼブラフィッシュの体色変化 (2009)
  • Author(s): 松本翔
  • Organizer: 日本動物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 静岡コンベンションアーツセンター グランシップ
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] ゼブラフィッシュ桿体の光応答特性を調節するオプシンキナーゼGRK (2009)
  • Author(s): 白木知也
  • Organizer: 日本動物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 静岡コンベンションアーツセンター グランシップ
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] 視細胞の光シグナリングにおけるG蛋白質の特徴的な構造の重要性 (2009)
  • Author(s): 小島大輔
  • Organizer: 第13回視覚科学フォーラム研究会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Year and Date: 2009-09-03
• [Presentation] CLOCK phosphorylation plays an active role in the suppression phase of E-box-dependent transcription (2009)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: 生物リズムに関する国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 札幌京王プラザホテル
  • Year and Date: 2009-08-03
• [Presentation] Close inspection of real-time bioluminescence rhythms revealed a new resetting mechanism of the fibroblast clock (2009)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: 第36回国際生理学会世界大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-08-01
• [Presentation] 生体リズムを制御する分子時計と同調機構 (2009)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: 第21回日本アレルギー学会春季臨床大会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場
  • Year and Date: 2009-06-04
• [Book] 実験医学 増刊号 (2011)
  • Author(s): 倉林伸博
  • Publisher: 羊土社(掲載確定)
• [Book] 感染・炎症・免疫 Vol.40 (2010)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 『動物の多様な生き方』第1巻「見える光、見えない光」第2章3. 時を刻む体内時計 (2009)
  • Author(s): 鳥居雅樹
  • Publisher: 共立出版
• [Book] 生体の科学、Vol.59、No.6、特集『mTORをめぐるシグナルタンパク』LKB1と神経細胞移動 (2009)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Publisher: 医学書院
• [Remarks]
  • URL: http://www.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/fukada-lab/
• [Remarks]
  • URL: http://www.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/fukada-lab/