2018 Fiscal Year Annual Research Report
栄養と運動による代謝と行動の日周リズム形成における階層的制御機構
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16H03257
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
瀧口 正樹 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (40179578)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅波 晃子 千葉大学, 大学院医学研究院, 助教 (10527922)
岩瀬 克郎 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (80322030)
守屋 彰悟 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任講師 (00793837)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生物時計 / 時間生物学 / 概日リズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．視交叉上核の概日リズム発振の統合制御におけるScg2の役割
概日リズムの全身性の中枢である視交叉上核において高レベルに発現するセクレトグラニンII遺伝子Scg2のノックアウト（KO）マウスは恒明条件下で概日行動リズム周期遅延が顕著に亢進する。Scg2遺伝子の機能は，セクレトニューリンSN等のScg2由来神経ペプチドによって媒介される可能性が高く，その作用機序を明らかにすることを目的に，SNが結合するタンパク質の検索を行った。合成SNペプチドを神経芽腫由来細胞Neuro2aより抽出したタンパク質画分と混合して二次元電気泳動を行い，SNに依存して出現する最も顕著なスポットについて質量分析を行ったところ，シャペロンと思われるunnamed protein product（PPX）と同定された。今後，PPX遺伝子KOマウスにおいて概日行動リズム周期遅延の亢進が見られるか否かを検討する。
２．肝臓における糖新生系と尿素回路酵素遺伝子の日周発現リズムの食餌栄養素による制御
従来解析を進めた3種類の糖新生系酵素に加え，同系と連動して発現が変動する尿素回路の5種類の酵素のmRNAレベルの日周リズムを調べた。前年度の無タンパク質食，低タンパク質食，高タンパク質食に引き続き，絶食と高脂肪食の効果を調べた。C57BL/6雄マウスを通常食（55%炭水化物，5%脂肪，28%タンパク質）自由摂食下にて2週間飼育後， 42－62時間絶食，あるいは餌を高脂肪食（36%脂肪）に変え，さらに1週間飼育後（対照群は通常食を1週間維持），4時間毎に肝臓からRNAを抽出しノザン法により，各酵素 mRNAレベルの日周リズムを調べた。通常食では，5種類の尿素回路酵素のうち2種類がmRNAレベルの日周リズムを示した。絶食では4種類が日周リズムを示し，2種類で全般的なmRNAレベルの上昇，2種類で全般的な低下が認められた。高脂肪食では2種類が日周リズムを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
視交叉上核の概日リズム発振の統合制御におけるScg2の役割の究明を目的とした，Scg2由来神経ペプチド・セクレトニューリンSNが結合するタンパク質の検索では，シャペロンと思われるunnamed protein product（PPX）を同定した。
一方，肝臓における糖新生系と尿素回路酵素遺伝子の日周発現リズムの食餌栄養素による制御機構の究明においては，従来解析を進めた3種類の糖新生系酵素に加え，同系と連動して発現が変動する尿素回路の5種類の酵素のmRNAレベルの日周リズムを調べた。前年度の無タンパク質食，低タンパク質食，高タンパク質食に引き続き，絶食と高脂肪食の効果を調べ，栄養素の効果の全体像の把握に近づいた。
以上より，本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．視交叉上核の概日リズム発振の統合制御におけるScg2の役割－PPX KOマウスにおける行動リズムの異常：これまでに，Scg2由来産物の神経ペプチド・セクレトニューリンが試験管内でPPXに結合することを明らかにしており，PPXはScg2活性の標的である可能性が考えられる。すでに，PPX KOマウスの供与を受けており，同マウスにおいて，Scg2 KOマウスと同様に，恒明条件下で行動リズム周期遅延の亢進が見られるか否かを検討する。
２．肝臓における糖新生系と尿素回路酵素遺伝子の日周発現リズムの食餌栄養素による制御－血清タンパク質および尿素窒素の日周リズムの検討：肝臓における尿素回路の総体的活性の日周リズムを検討する上で，血中尿素レベルの日周リズムの知見は必須である。マウスを通常食自由摂食下にて2週間飼育後，餌を高タンパク質食，低タンパク質食，無タンパク質食，高脂肪食に変え，さらに1週間飼育後（対照群は通常食を1週間維持，また絶食の場合は42－62時間），4時間毎に下大静脈より採血し，血清中の総タンパク質，アルブミン，尿素窒素を測定する。
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