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試験管内概日リズム同期現象のモデル化

Publicly Offered Research

Project AreaSynthetic biology for the comprehension of biomolecular networks
Project/Area Number 24119514
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

伊藤 浩史  九州大学, 芸術工学研究科(研究院), 助教 (20512627)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
KeywordsKaiC / リン酸化リズム / 同期現象 / モデル化
Research Abstract

本研究プロジェクトは、概日リズムを持つ生物のうち最も単純な生物とされるシアノバクテリアの周期決定機構に関する研究である。シアノバクテリアの概日リズムを生み出す中心振動体はKaiCリン酸化リズムであると考えられている。KaiCリン酸化リズムは、試験管内でKaiA, B, Cタンパク質はATPと
30度で混合することによって再構成することができる。外力のない一定の環境下でもリズムを刻むため、自律的な振動子とみなすことができ、24時間周期の安定なリズムを示す。以前研究代表者(伊藤)は、位相の異なるKaiCリン酸化リズムを混合すると、急速に同期し安定したリズムを刻むことを発見した(Ito et al. Nat. Struct. Mol. Biol. 2008)。リン酸化リズムの同期現象のメカニズムに関して、数理モデルと生理学・生化学実験を通した解明を目指して研究を行った。
シアノバクテリアKaiCリン酸化リズムの周期を短縮または延長する変異体はこれまでに多数報告されている(Kondo et al. Science 1994)。それらの変異はKaiC上に存在し、KaiCリン酸化リズム再構成系の周期と生理学実験で観察される周期は相関がある。本研究提案はKaiCリン酸化リズム同期現を再現する数理モデルを構築し、周期決定機構に関する解明を試みた。生化学実験による観察事実に基づき、ある特定の位相のKaiCが他のKaiCの脱リン酸化を促すとい相互作用をモデルに取り入れることにより、リズムの同期現象が再現されることがわかった。またこのモデルによって、KaiCの生成・分解という摂動に対してリズムがロバストに保たれることが示された。これは、何故シアノバクテリアが24時間周期よりも短いダブンリングタイムを持つのにもかかわらず、概日リズムを維持できるのかという問題に対して、KaiC間の同期現象が有効に働いていることを示唆している。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2014 2012 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Regulation of the Cyanobacterial Circadian Clock by Electrochemically Controlled Extracellular Electron Transfer2014

    • Author(s)
      Yue Lu, Koichi Nishio, Shoichi Matsuda, Yuki Toshima, Hiroshi Ito, Tomohiro Konno, Kazuhiko Ishihara, Souichiro Kato, Kazuhito Hashimoto, and Shuji Nakanishishi
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: VOL.53 Issue: 8 Pages: 2208-2211

    • DOI

      10.1002/anie.201309560

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 生物リズムと温度2014

    • Author(s)
      伊藤浩史
    • Organizer
      時間生物学会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Cyanobacterial circadian clock is nullified by low temperature through Hopf bifurcation2012

    • Author(s)
      Yoriko Murayama , Hiroshi Kori , Takao Kondo , Hideo Iwasaki , Hiroshi Ito
    • Organizer
      SRBR
    • Place of Presentation
      Florida, USA
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 物理モデル:シアノバクテリアにおける分岐現象と制御

    • Author(s)
      村山依子、伊藤浩史
    • Organizer
      時間生物サテライトシンポジウム
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] SCN book let2014

    • Author(s)
      Hiroshi Ito
    • Total Pages
      200
    • Publisher
      Hokkaido Univ Press.
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] 種生物学研究2014

    • Author(s)
      伊藤浩史
    • Total Pages
      200
    • Publisher
      種生物学会
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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