Elucidation of the mechanism of adaptation to light environment in SCN via orphan G protein-coupled receptors.

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K15572
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 村井 伊織 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 客員研究員 (40792370)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 概日リズム / 光環境 / 外側膝状体 / GPCR / VIPR2

Outline of Annual Research Achievements

生物の概日時計周期は周囲の環境シグナルによって同調されるが、その中で最も重要なシグナルは光である。現代社会では、夜間に大量の人工的な光を浴びる機会が多く、それが不眠症や精神疾患、高血圧症などの疾病につながる危険性が指摘されている。しかし、脳内において光情報が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、体内時計の中枢である視交叉上核に着目し、機能未定のオーファン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で、脳内における概日時計の光環境適応プロセスを明らかにすることを目的とした。
これまでに、オーファンG蛋白質共役受容体GPR176と共に哺乳類視交叉上核の時計細胞に発現し、概日リズム発振の中核的な役割を果たすG蛋白質共役受容体Vipr2の脳内マッピングを行ってきたが、令和2年度は外側膝状体におけるVipr2発現量の詳細な解析を行った。本研究期間において、カルシトニン受容体が視交叉上核に発現し、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。また、Vipr2受容体の脳内発現分布を検索した結果、視交叉上核、嗅球内顆粒細胞層、扁桃体中心核、迷走神経背側核とともに、視床の多数の神経核にVipr2のmRNAが発現することが分かった。中でも光情報を伝達する網膜の神経節細胞が終末する外側膝状体にVipr2が強く発現することに注目し、片側の眼球を摘出したマウスの外側膝状体におけるVipr2発現量を調べた。その結果、光が投射する外側膝状体領域におけるVipr2発現量は、非投射領域の発現量よりも減少した。これは脳内にVipr2を介した新たな光情報処理回路が存在する可能性を示唆する知見であり、今後、これらの成果に基づくさらなる研究によって、脳内の光環境への適応メカニズムの理解につながる可能性が期待される。