Metabolomic Analysis of Phase Shift and Intercellular Entrainment in Central Circadian Pacemaker cells.

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project/Area Number: 20310119
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 基礎ゲノム科学
• Research Institution: Kanazawa University (2009-2011); Mitsubishi Kagaku Institute of Life Sciences (2008)
• Principal Investigator: TEI Hajime Mitsubishi Kagaku Institute of Life Sciences, 自然システム学系, 教授 (00242115)
• Project Period (FY): 2008 – 2011
• Keywords: 概日リズム / 視交叉上核 / 時計遺伝子 / メタボローム / データベース / CE-MS

Research Abstract

哺乳類の概日リズムは、行動・睡眠等の脳神経システムの理解、体内時計の機能異常が原因となる種々の精神疾患の発症機構の解明やその診断・治療、さらには生命システムの巧妙な機能原理の工学的応用等様々な観点から見て、重要な研究課題である。哺乳類の時計遺伝子Period1(Per1)の転写翻訳産物量は、概日時計中枢であるSCN、及び幾つかの末梢組織で日周変動を示す。そこで、Per1プロモータ領域とluciferase(luc)リポータの融合遺伝子を構築し Per1::luc導入動物を作製し、その培養SCN 細胞及び末梢組織由来細胞のルシフェラーゼ発現の概日リズムを観察した。さらに、この動物から極めて安定なluc発現の日周リズムを維持し、試薬刺激により位相の前進や後退が可能なSCN由来細胞株を樹立した。本研究では、この細胞を用いて、解糖系、TCA回路、ペントースリン酸回路、アミノ酸代謝経路などに1600種類以上存在する有機酸、リン酸化合物、アミノ酸のメタボローム網羅的分析を実施する。先行研究をふまえた上で、次の段階として概日リズム位相シフト及び細胞間同調機構に着目する。すなわち位相シフトに必要な分子、そして細胞間同調機構を司る分子を明らかにするために、メタボローム、プロテオーム、トランスクリプトーム解析を組み合わせた包括的データベースを構築する。得られた成果は、各種リズム障害疾患などの診断や対症薬の開発、そして、概日時計発振システムの分子的理解に大きく貢献すると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Positive Autoregulation Delays the Expression Phase of Mammalian Clock Gene Per2. (2011)
  • Author(s): Ogawa Y, Koike N, Kurosawa G, Soga T, Tomita M, Tei H.
  • Journal Title: PLoS One. 6 Pages: e18663
• [Journal Article] The uterus sustains stable biological clock during pregnancy. (2010)
  • Author(s): Akiyama, S., Ohta, H., Watanabe, S., Moriya, T., Hariu, A., Nakahata, N.,Chisaka, H., Matsuda, T., Kimura, Y.,Tsuchiya, S., Tei, H., Okamura, K.,Yaegashi, N.
  • Journal Title: Tohoku J. Exp. Med. 221 Pages: 287-298
• [Journal Article] Period-phase map : two-dimensional selection of circadian rhythm-related genes. (2009)
  • Author(s): Morioka, R., Arita, M., Sakamoto, K., Kawaguchi, S., Tei, H., Horimoto, K.
  • Journal Title: IET Syst Biol. 3 Pages: 487-495
• [Journal Article] Genetic and Molecular Analysis of Wild-Derived Arrhythmic Mice. (2009)
  • Author(s): Watanabe, T., Suzuki, T., Ishikawa, A., Yokota, Y., Ueda, H.R., Yamada, R.G., Tei, H., Imai, S., Tomida, S., Kobayashi, J., Naito, E., Yasuo, S., Nakao, N., Namikawa, T., Yoshimura, T., Ebihara, S.
  • Journal Title: PLoS ONE. 4 Pages: e4301
• [Journal Article] Ontogeny of circadian organization in the rat. (2009)
  • Author(s): Yamazaki, S., Yoshikawa, T., Biscoe, E.W., Numano, R., Gallaspy, L.M., Soulsby, S., Papadimas, E., Pezuk, P., Doyle, S.E., Tei, H., Sakaki, Y., Block, G.D., Menaker, M.
  • Journal Title: J Biol Rhythms. 24 Pages: 55-63
• [Journal Article] Maternal feeding controls fetal biological clock. (2008)
  • Author(s): Ohta, H., Xu, S., Moriya, T., Iigo, M., Watanabe, T., Nakahata, N., Chisaka, H., Hanita, T., Matsuda, T., Ohura, T., Kimura, Y., Yaegashi, N., Tsuchiya, S., Tei, H., Okamura, K.
  • Journal Title: PLoS ONE. 3 Pages: e2601
• [Journal Article] Circadian mPer1 gene expression in mesencephalic trigeminal nucleus cultures. (2008)
  • Author(s): Hiler, DJ., Bhattacherjee, A., Yamazaki, S., Tei, H, Geusz, ME.
  • Journal Title: Brain Res. 1214 Pages: 84-93
• [Journal Article] Reorganization of the suprachiasmatic nucleus coding for day length. (2008)
  • Author(s): Naito, E., Watanabe, T., Tei, H., Yoshimura, T., Ebihara, S.
  • Journal Title: J. Biol. Rhythms. 23 Pages: 140-149