2020 Fiscal Year Research-status Report
冬眠哺乳動物は，何故，冬眠するときに体温を下げることができるのか？
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20K06746
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
高松 信彦 北里大学, 理学部, 教授 (40206876)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 冬眠 / HSF1 / Per2遺伝子 / 体温変動 / 中途覚醒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冬眠哺乳動物シマリスは，夏季の活動期には，恒温哺乳動物同様，約37℃の体温を保って生命活動を行なっているが，冬季の冬眠期には，恒暗・低温の巣穴で，5～7日間の冬眠（約5℃の持続的な低体温状態）と約20時間の中途覚醒（体温が37℃に回復，摂食を行う）を繰り返す。概日リズムは生命活動において重要な役割を担っているが，冬眠哺乳動物の末梢組織での概日リズムの発現はまだ殆ど解析されていない。2020年度はシマリスの肝臓における時計遺伝子Per2の発現制御について解析した。
シマリスは，活動期には23℃で，照明を午前6時（ZT0）に点灯し，12時間の明期-12時間の暗期の周期で飼育し，冬眠期には5℃の恒暗条件下で飼育した。活動期には，Per2 mRNA量はZT4で最も高く，ZT16で最も低かった。覚醒時に体温が上昇し，HSF1が活性化されるが，クロマチン免役沈降（ChIP）による解析から，ZT4でPer2遺伝子の第1イントロンのHSF1結合配列（HSE）にHSF1が結合しており，Per2遺伝子の転写がHSF1によって活性化されていると考えられた。冬眠期の冬眠時にはHSF1の大部分は核から細胞質に移行し，中途覚醒時に体温が30℃以上に上昇すると，HSF1が核内に蓄積し始める。冬眠期には，Per2 mRNAも中途覚醒時にHSF1が核内に蓄積し始めたときに一過的に増加しており，ChIPでも第1イントロンのHSEへのHSF1の結合が確認された。冬眠期の冬眠時は体温が約5℃に低下し，転写・翻訳も抑制されており，末梢時計も停止していると考えられるが，中途覚醒時に体温が上昇し，転写・翻訳が回復した時に，HSF1によりPer2遺伝子の転写が活性化され，末梢時計がリセットされると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1-2年目に計画していた冬眠期の末梢時計の解析について，肝臓でのPer2遺伝子の発現解析により，中途覚醒時に末梢時計がリセットされていることを示す結果を得られ，論文を作成中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目は冬眠するために体温を低下させる機構について解明していくため，AMPKの活性制御について解析を進める。
個体のエネルギー代謝の恒常性には，エネルギー代謝の主要組織である肝臓のAMPKがエネルギーセンサーとして重要な役割を担っている。そこで，活動期の睡眠-覚醒サイクル，冬眠期の冬眠-中途覚醒サイクルにおいてAMPKの活性がどのように制御されているかを明らかにするため，AMPKの細胞内局在・活性の変動を，細胞分画とウエスタン解析などにより解析する。AMPKの活性化については，活性型であるリン酸化AMPKα(Thr172)に対する抗体，およびAMPKの基質のAcetyl-CoA Carboxylaseのリン酸化を認識する抗体を用いて解析する。また，AMPKはHSF1と相互に拮抗的に作用し合うことが報告されている。シマリス肝臓ではHSF1は主に核に存在するが，冬眠時には細胞質に局在する。HSF1の細胞内局在の違いがAMPKの活性制御に与える影響についても解析する。
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| Causes of Carryover |
当該年度は遺伝子発現解析（委託）を行うことができなかったので，翌年度分の助成金と合わせて委託解析なども行う計画である。
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