2017 Fiscal Year Research-status Report
オーファンG蛋白質共役受容体を介した生体リズム中枢の光環境適応メカニズムの解明
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17K15572
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村井 伊織 京都大学, 薬学研究科, 研究員 (40792370)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 概日リズム / GPCR / 視交叉上核 / カルシトニン受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球上の生物は概日時計と呼ばれる体内時計機能を持ち、周囲の明暗環境に生理機能を同調させる。近年、昼夜交代労働や人工照明下での不規則な生活習慣による体内時計の乱れが不眠症や精神疾患、高血圧症などの疾病の発症につながることが指摘されている。しかし、光情報が体内時計の中枢である視交叉上核においてどのように統合され、外部環境に適応するのかはまだごく一部しか分かっていない。そこで本研究では、視交叉上核局在型G蛋白質共役受容体を介した光情報統合機構を調査することによって、体内時計の中枢における光環境適応プロセスを明らかにする。初年度の研究計画を実施した結果、光環境が体内時計の位相を変化させる仕組みに関して、光環境と体内時計機構の接点となりえる時計蛋白質PER2の日内変動プロファイルを簡便に培養細胞レベルでとらえる方法を樹立することができた（Tainaka et al., Chronobiol Int 2018）。それと並行して、生体リズムに関与し、機能が未知であるG蛋白質共役受容体の候補を探索した結果、カルシトニン受容体が体温の日内変動パターンを規定する新たな因子となることを新たに見出した（Goda et al., Genes Dev 2018; Goto et al., Endocr J 2017）。このカルシトニン受容体を介した連絡網が実際に視交叉上核においてどのように分布しているのかを調べるために、マウス脳を用いて免疫組織化学法による解析を行った結果、カルシトニン受容体は視交叉上核のAVPニューロンの約65%に発現する一方で、VIPニューロンとは共局在しないことがわかった。今後、これらの成果に基づくさらなる研究によって、細胞レベルでの温度概日時計連絡機構や、生体レベルにおける温度環境への適応メカニズムの理解につながると期待される。
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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
光環境が体内時計の位相を変化させる仕組みに関して、光環境と体内時計機構の接点となりえる時計蛋白質PER2の日内変動プロファイルを培養細胞レベルで簡便にとらえる方法を樹立することができた（Tainaka et al, Chronobiol Int, 2018）。また、体内時計の生体リズムに関与し、機能が未知であるG蛋白質共役受容体の候補を探索した結果、カルシトニン受容体が体温の日内変動パターンを規定する新たな因子となることを見出し、視交叉上核における発現パターンを明らかにした（Goda et al, Genes & Dev 2018； Goto et al, Endocr J 2017）。これらの成果は、体内時計による生体の環境適応メカニズムを理解する上で極めて重要な知見となるものであり、研究は順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究代表者はこれまでに、視交叉上核に存在し、体内時計の周期調節に関わる新規のオーファンG蛋白質共役受容体GPR176を同定している。このGPR176と協働し、体内時計の光環境応答機能に関与する可能性が非常に高いG蛋白質共役受容体および神経ペプチドの視交叉上核における発現パターンを明らかにするため、免疫組織化学法および定量的にmRNAを検出できるRI in situ hybridization 法を用いてこれらの分子の陽性ニューロンを検出する。加えて、視交叉上核において重要な機能を担う既知のVIP受容体やAVPとの二重染色を行い、空間的な配置関係を明らかにする。また、これらG蛋白質共役受容体および神経ペプチドを欠損させたマウスの交配および繁殖を行い、光パルスに対する行動位相の応答性を評価する。具体的には、恒暗条件下で飼育し、CT14(主観的暗期の前半)もしくはCT22(主観的暗期の後半)に光パルス照射を照射した場合に行動位相が後退、もしくは前進する幅を測定することで、行動リズムの光応答性を評価する。さらに、これらの遺伝子欠損マウスから採取した視交叉上核のRNAサンプルを用いて、時計遺伝子やそれに関連する遺伝子群の発現の日内変動や光応答性を評価する。
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