2021 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding the seasonal adaptation mechanism and its application
| Project/Area Number |
19H05643
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
吉村 崇 名古屋大学, 生命農学研究科(WPI), 教授 (40291413)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大川 妙子 (西脇妙子) 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30432230)
中山 友哉 名古屋大学, 高等研究院(農), 特任助教 (30866661)
大竹 愛 (四宮愛) 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, 特任助教 (60452067)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
|
| Keywords | 光周性 / 季節適応 / メダカ / ケミカルゲノミクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
日長、温度、降水量など、生物をとりまく環境は季節に応じて変化する。毎年繰り返される厳しい環境の季節変化に適応するために、生物は外界の変化を感知し、繁殖、渡り、冬眠などの生理機能や行動を制御している。ヒトも例外ではなく、代謝、免疫機能、気分、病気のリスクなどが季節によって変化する。本研究では洗練された季節応答性を示すだけでなく、生息地域の緯度によって遺伝的に異なる季節適応能を示すメダカをモデルとすることで、動物の季節適応の遺伝基盤を解明するとともに、摂食、代謝、繁殖活動などの生理機能の年周リズムを支える分子基盤を明らかにすることを目的とした。さらに冬季のうつ様行動の発現機構を解明し、それを克服する分子を開発することを目的とした。令和３年度は前年度に引き続き、臨界日長、臨界温度を制御する候補遺伝子の機能解析を進めるとともに、共通圃場実験を実施した。また、臨界温度を決定すると考えられた候補遺伝子のAk1が異なる温度において行動量を規定することを明らかにした。また、年周リズムを駆動する転写ネットワークを明らかにするために、spatial transcriptome解析を実施し、メダカの全遺伝子の脳内遺伝子発現地図を作成し、全ての転写因子の発現分布を明らかにした。さらにsingle cell RNA-seq (scRNA-seq)解析を行い、季節変動遺伝子と共発現する転写因子を同定した。これらの取り組みに加えて、霊長類の全身の様々な組織における季節適応機構を明らかにするために、アカゲザルから全身の80か所の組織を1年を通して採材した924サンプルについて、RNA-seq解析を実施し、様々な組織で季節変動する遺伝子を明らかにした。冬季のうつ様行動を改善する化合物の探索については、令和2年度に見出したヒット化合物について、構造活性相関解析を行い、新規な化合物を同定することに成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
臨界日長、臨界温度の制御機構の解明については、当初の計画通り、候補遺伝子の機能解析を進めており、順調に研究が進んでいる。年周リズムの駆動原理の解明についてもspatial transcriptome解析、single cell RNA-seq解析が終了しており、当初の計画どおりの進展がみられている。また、本研究で得られた成果をヒトへ応用することを目指して、当初の計画にはなかったアカゲザルの全身組織の網羅的トランスクリプトーム解析も進んでいる。冬季のうつ様行動を改善する化合物の開発についても2020年にPNAS誌に報告したセラストロール以外にも新規な化合物を見出しており、順調に研究が進展している。これらの研究成果によって、2021年にAschoff and Honma Memorial FoundationからAschoff and Honma Prize for Biological Rhythm Researchを、木原記念横浜生命科学振興財団から木原財団学術賞を受賞しており、順調に研究が展開している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
臨界日長、臨界温度の制御機構の解明については、候補遺伝子についてTriple CRISPR法によって、研究を加速する。年周リズムの制御機構の解明についてはChIP-seq解析とプロモータ解析を進める。ヒトへの応用展開については、メダカの冬季うつ様行動を改善する新規な化合物のターゲットの同定をはかるとともに、マウスにおける検証を行う。さらにアカゲザルの全身組織の年周リズムの制御機構を明らかにする。
|
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Modulation of circadian clock by crude drug extracts used in Japanese Kampo medicine2021
Author(s)
Zhang M, Kobayashi K, Atsumi H, Katada Y, Nakane Y, Chen J, Nagano R, Kadofusa N, Nishiwaki-Ohkawa T, Kon N, Hirota T, Sato A, Makino T, Yoshimura T
-
Journal Title
Scientific Reports
Volume: 11
Pages: 21038
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
