2022 Fiscal Year Final Research Report
Principles and origins of biological clocks unraveled from universal clock gene
Project/Area Number |
20H03292
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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Research Institution | Nagoya University (2021-2022) The University of Tokyo (2020) |
Principal Investigator |
Kon Naohiro 名古屋大学, 生命農学研究科(WPI), 特任講師 (80822931)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | 概日時計 / Ca2+シグナル / 温度補償性 / CaMKII / 進化的保存性 |
Outline of Final Research Achievements |
In this study, we showed that Ca2+ signaling is a universal mechanism for temperature compensation of the circadian clock. In addition, we investigated which isoforms of the plasma membrane Na+/Ca2+ exchanger (NCX) or Ca2+/CaM-dependent protein kinase II (CaMKII) are involved in the control of mammalian behavioral rhythms by using mutant mice. We reported that NCX2 hetero knockout mice or NCX2 hetero NCX3 homo knockout mice exhibit long period length in wheel-running rhythms compared to wild-type mice (Science Advances, 2021). Furthermore, we found that the CaMKIIalpha and CaMKIIbeta mutant mice showed decreased amplitude in locomotor activity rhythms.
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Free Research Field |
分子細胞生物学
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
転写ループ (TTFL)モデルは、概日時計の基本骨格として30年近く受け入れられてきた。しかし近年、時計遺伝子が機能しない細胞においても概日リズムが観察され、振動メカニズムの再考が求められている。そして、動物、植物、真菌、シアノバクテリアで保存された起源的な振動本体が存在することが示唆されていた。申請者は、温度補償性という概日時計の特性の研究から、Na+/Ca2+交換輸送体 (NCX)とCa2+/カルモジュリン依存性タンパク質キナーゼII (CaMKII)がTTFLの上流に位置する鍵分子であることを見出し、細胞内Ca2+シグナルは生物系統で保存された起源的な時計の仕組みであることを突き止めた。
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