Elucidation of the molecular basis of circadian Ca2+ oscillations

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19147
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kon Naohiro 名古屋大学, 生命農学研究科(WPI), 特任講師 (80822931)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• 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

Many circadian rhythms in animals are generated by transcriptional loops. However, circadian rhythms have been reported in animal cells in which the transcriptional loop does not function, and understanding of the mechanism remains chaotic. The applicant's previous research led him to believe that circadian Ca2+ oscillations are ancestral oscillators that are superior to transcriptional loops. In this study, we demonstrated that clear circadian Ca2+ rhythms exist even in non-excitable cells such as fibroblasts and cancer cells. In addition, pharmacological screening using 600 types of ion channel inhibitors revealed that K+ ion control factors are important for the generation of circadian Ca2+ rhythms.

Free Research Field

分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

体内時計が生み出す約24時間の生物リズムは、動物では睡眠や代謝、免疫などの様々な生理機能に観察される。そのため、体内時計を自由に操ることができれば、動物の生産性や疾患の治療といった生命科学の技術イノベーションに直結する。これまでの研究から申請者は、細胞内Ca2+シグナルは、動物、植物、細菌において共通して機能する祖先的な時計因子であることを見出し、細胞内Ca2+振動、すなわちカルシウムクロックが体内時計の本質であるとの考えに至った。本研究では、非興奮性の細胞においても、明瞭な概日性Ca2+リズムが存在することを明らかとなり、概日Ca2+振動の役割に関して普遍的な役割が明らかとなった。