Understanding mechanisms for regulation of brain function by circadian clock and the applications for improvement of brain disorders

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H03944
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo (2019-2021); Tokyo University of Agriculture (2018)
• Principal Investigator: Kida Satoshi 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80301547)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福島 穂高 東京農業大学, 生命科学部, 助教 (60645076)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 生物時計 / 記憶想起 / 海馬 / cAMP / ドーパミン / 記憶固定化 / 時計遺伝子 / サーカディアンリズム

Outline of Final Research Achievements

Molecular genetic analysis in this study revealed that the clock gene BMAL1 positively regulates hippocampal-dependent memory retrieval by activating the signaling pathway from the neurotransmitter dopamine to dopamine receptors D1/D5 and cAMP production and by phosphorylating the AMPA-type glutamate receptor subunit GluA1 at serine 845. These findings demonstrated that circadian clock plays a critical role in memory retrieval. This study also identified the essential amino acid histidine as an enhancer of memory retrieval.

Free Research Field

神経科学、栄養科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究において、記憶を思い出すことに必要な分子メカニズムが明らかにされた。特に、24時間周期の生活リズムを産みだす生物時計が記憶を思い出しやすくさせていることが本研究によって初めて明らかにされた。また、記憶を思い出しやすくする身近な物質として、必須アミノ酸の一つであるヒスチジンが同定されたことから、ヒスチジンが認知症を代表とする記憶障害の改善に貢献することが期待される。