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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Light entrainment mechanism in the suprachiasmatic nucleus by muti-functional optical imaging and cell function manipulation

Research Project

Project/Area Number 17K08561
Research InstitutionCenter for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences

Principal Investigator

榎木 亮介  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 准教授 (00528341)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 織田 善晃  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (20735542) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords概日リズム / カルシウム / イメージング / 視交叉上核 / 生物時計 / 時計遺伝子
Outline of Annual Research Achievements

哺乳類の概日リズムの中枢は、脳深部の視床下部に存在する視交叉上核に存在し、外界環境から光情報を受けリズムを調整し、全身にリズム情報を発振して、睡眠/覚醒、体温、ホルモン分泌などの24時間の生理機能を制御している。視交叉上核は、外部入力がなくとも安定したリズムを自ら刻む「自律振動能」と、光環境に同調する「光同調能」の機能を持つ事が必須条件とされている。これ迄の代表者を含む長期光イメージング計測の研究により、視交叉上核における時計遺伝子発現、細胞内カルシウムや膜電位の概日リズムを可視化することで、神経回路レベルでの概日リズムの自律振動の仕組みを解明してきた。一方で、光同調の仕組みの多くは未だ不明であったことから、本研究課題では特に光による計測と操作により神経機能を操作することで、概日リズムの変化を捉えて同調メカニズムを解明することを目標に研究を行った。実験では、培養視交叉上核スライスの主たる光受容領域にあるVIP細胞群に新規光受容タンパク質を発現させ、光により細胞機能を操作することを試みた。また並行してマウス生体内での解析を可能とするため、脳深部からの長期計測法の確立を行った。成獣マウスの脳深部局所へのアデノ随伴ウイルスの感染による遺伝子コード型タンパク質の発現法を確立し、光ファイバーおよび小型顕微鏡による光計測、および赤外線センサーおよび腹部埋め込みセンサーによるマウス自発行動の測定系を確立した。一連の研究により、培養スライスから生体動物における概日リズムの振動メカニズムと同調メカニズムを評価する実験系を確立した。

  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Washington University in St. Louis(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Washington University in St. Louis
  • [Journal Article] GABA from vasopressin neurons regulates the time at which suprachiasmatic nucleus molecular clocks enable circadian behavior2021

    • Author(s)
      Maejima Takashi、Tsuno Yusuke、Miyazaki Shota、Tsuneoka Yousuke、Hasegawa Emi、Islam Md Tarikul、Enoki Ryosuke、Nakamura Takahiro J.、Mieda Michihiro
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 118

    • DOI

      10.1073/pnas.2010168118

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 哺乳類のウルトラディアンカルシウムリズムの生成機構2020

    • Author(s)
      榎木亮介
    • Journal Title

      月刊「細胞」

      Volume: 558 Pages: 34-37

  • [Journal Article] 概日リズムより短い周期の体内時計:ウルトラディアンリズム2020

    • Author(s)
      榎木亮介
    • Journal Title

      Annual Review神経2020

      Pages: 9-15

  • [Presentation] Visualizing Neuronal Circuits Controlling Circadian and Ultradian Ca2+ Rhythms in Mammals2021

    • Author(s)
      榎木亮介
    • Organizer
      第10回 生理研―霊長研―新潟脳研 合同シンポジウム, Zoom開催
    • Invited
  • [Presentation] 概日時計中枢における核-細胞質カルシウム動態の長期イメージング解析2020

    • Author(s)
      廣蒼太, 根本知己, 榎木亮介
    • Organizer
      第29回日本バイオイメージング学会学術集会, Zoom開催
  • [Presentation] 光イメージング計測で紐解く生物時計中枢神経回路の作動原理2020

    • Author(s)
      榎木亮介、廣蒼太、根本知己
    • Organizer
      第10回名大生理研合同シンポジウム, 生理研-名古屋大学, Zoom開催
    • Invited
  • [Presentation] 多機能イメージング計測から迫る概日リズム中枢神経回路の作動原理2020

    • Author(s)
      榎木亮介, 廣蒼太, 根本知己
    • Organizer
      細胞システム理解のためのシグナル応答原理解明の最前線, 生理学研究所, Zoom開催
  • [Remarks] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/enoki

  • [Remarks] 個人ページ

    • URL

      https://ryosukeenoki.wixsite.com/enoki

URL: 

Published: 2021-12-27  

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