ニューロンタイプ特異的遺伝子操作による中枢概日ペースメーカーの動作原理の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05120
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 三枝 理博 金沢大学, 医学系, 教授 (20296552)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 概日リズム / 体内時計 / 時計遺伝子 / 視交叉上核 / トランスジェニックマウス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、中枢概日ペースメーカー・視交叉上核（SCN）の神経ネットワークが、強固で安定した概日リズムを発振するメカニズムを、ニューロンタイプ特異的な遺伝子操作を用いて明らかにすることを目的としている。
本年度は、AVPニューロン特異的にcasein kinase 1 delta (CK1d)を欠損したマウス(細胞時計の周期が長くなる）、AVPニューロン特異的にCK1dをk蒸発ゲンしたマウス(細胞時計の周期が短くなる)の、概日行動リズム、SCNスライスにおける時計遺伝子発現リズムの詳細な解析を完了し、論文発表した。AVPニューロンの細胞時計周期に応じて概日行動リズムの周期も同様に変化することが明らかになり、AVPニューロンがSCNのペースメーカー細胞としての機能を持つことが分かった。一方、VIPニューロンに特異的にCK1dを欠損したマウスでは、概日行動リズムに大きな変化は現れなかった。SCNスライスでのAVPニューロン、VIPニューロンの電気生理学的な解析も進めており、これらのニューロンの静止膜電位、発火頻度、GABA応答性などの特徴を明らかにした。また、ニューロンタイプ特異的に概日遺伝子発現リズムをモニターするレポーターAAVを作成した。このレポーターを提供して共同研究を行い、アストロサイトにおける細胞時計の重要性を示す論文を発表した。さらに、逆行性経シナプストレーサーを用いた、SCNのAVPニューロン、VIPニューロンの上流ニューロンの網羅的探索も開始した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ほぼ研究計画の通りに、研究が進んでいる。論文発表も行った。

Strategy for Future Research Activity

AVPニューロン、VIPニューロンの電気生理学的解析を完了する。ニューロンタイプ特異的にVgatを欠損したマウスについて、概日行動リズム、SCN遺伝子発現リズムの解析を完了する。逆行性経シナプストレーサーを用いた、SCNのAVPニューロン、VIPニューロンの上流ニューロンの探索も始めているので、継続して行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Washington University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Washington University
• [Int'l Joint Research] University College London(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University College London
• [Journal Article] The intrinsic microglial clock system regulates interleukin-6 expression. (2017)
  • Author(s): Nakazato R, Hotta S, Yamada D, Kou M, Nakamura S, Takahata Y, Tei H, Numano R, Hida A, Shimba S, Mieda M, Hinoi E, Yoneda Y, Takarada T
  • Journal Title: Glia Volume: 65 Pages: 198-208
  • DOI: 10.1002/glia.23087
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fine-Tuning Circadian Rhythms: The Importance of Bmal1 Expression in the Ventral Forebrain. (2017)
  • Author(s): Mieda M, Hasegawa E, Kessaris N, Sakurai T
  • Journal Title: Front Neurosci Volume: 11 Pages: 55
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00055
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synchronous circadian voltage rhythms with asynchronous calcium rhythms in the suprachiasmatic nucleus. (2017)
  • Author(s): Enoki R, Oda Y, Mieda M, Ono D, Honma S, Honma KI
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 114 Pages: E2476-E2485
  • DOI: 10.1073/pnas.1616815114
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Astrocytes Regulate Daily Rhythms in the Suprachiasmatic Nucleus and Behavior. (2017)
  • Author(s): Tso CF, Simon T, Greenlaw AC, Puri T, Mieda M, Herzog ED
  • Journal Title: Curr Biol Volume: Epub Pages: Epub
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.037
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Manipulating the Cellular Circadian Period of Arginine Vasopressin Neurons Alters the Behavioral Circadian Period. (2016)
  • Author(s): Mieda M, Okamoto H, Sakurai T
  • Journal Title: Curr Biol Volume: 26 Pages: 2535-2542
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.07.022
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] QRFP-Deficient Mice Are Hypophagic, Lean, Hypoactive and Exhibit Increased Anxiety-Like Behavior. (2016)
  • Author(s): Okamoto K, Yamasaki M, Takao K, Soya S, Iwasaki M, Sasaki K, Magoori K, Sakakibara I, Miyakawa T, Mieda M, Watanabe M, Sakai J, Yanagisawa M, Sakurai T
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11 Pages: e0164716
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164716
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] バソプレシン産生ニューロンは視交叉上核のペースメーカー機能に重要な役割を果たす (2017)
  • Author(s): 三枝理博
  • Organizer: 日本生理学会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松 (静岡県浜松市)
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
  • Invited
• [Presentation] AVP neurons play a critical role in the circadian pacemaking of the SCN. (2016)
  • Author(s): Mieda M
  • Organizer: Sapporo Symposium on Biological Rhythm
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-11-10
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] AVPニューロンの細胞時計の周期に応じて概日行動リズムの周期も変化する (2016)
  • Author(s): 三枝理博、岡本仁、櫻井武
  • Organizer: 日本神経科学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-22
• [Presentation] Manipulating the cellular circadian period of AVP neurons alters the behavioral circadian period. (2016)
  • Author(s): Mieda M, Okamoto H, Sakurai T
  • Organizer: Society for Research on Biological Rhythms (SRBR)
  • Place of Presentation: The Innisbrook Golf Resort (Palm Harbor, Florida, USA)
  • Year and Date: 2016-05-21 – 2016-05-25
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 体内時計が刻む1日の長さを決める細胞を発見！
  • URL: http://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/40314