2015 Fiscal Year Annual Research Report
酸素を基軸とする生物リズムの分子基盤に迫る
Publicly Offered Research
| Project Area | Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life |
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| Project/Area Number |
15H01395
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉種 光 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70569920)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / 脳・神経 / 行動学 / ストレス / 概日時計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
概日時計の自律的な発振や外界シグナルへの時刻同調メカニズムにおいて、時計タンパク質の翻訳後修飾は極めて重要な役割を果たすと考えられている。我々は、時計タンパク質CLOCKとBMAL1が時刻依存的なリン酸化制御を受け、DNA結合能や安定性が巧妙に制御されていることを明らかにした。最近では、CLOCK-BMAL1複合体をリン酸化するキナーゼとしてJNKとCaMKIIを同定し、いずれも概日時計の環境適応に必須なシグナルセンサーとして働く可能性を報告した。本研究ではMAPKシグナルの上流因子ASKファミリーに着目した研究を展開した。ASK1-3遺伝子の3重欠損マウス(TKO)を利用し、マウスの輪回し行動リズムを測定した。マウスの自発的な行動リズムは体内の時計振動に由来すると考えられており、一定の飼育条件においても安定した周期で寝たり起きたりを繰り返す。マウスの飼育環境の光照度を変化させると、照度の上昇に伴って行動リズム周期が延長することが知られている。今回、ASK-TKOマウスを様々な光照度の環境で飼育して行動周期を測定した結果、恒明条件下での行動周期の延長が有意に減弱することを見出した。光照度の上昇に伴う体内時計の乱れは、夜間でも光に溢れる現代社会における睡眠パターンの異常や、時計振動の異常に伴うメタボリックシンドロームや気分障害などの現代病の根源であると考えられている。今回のASK-TKOの表現型は、現代病の治療に対して新たな創薬ターゲットを提案するものである。
ASKを介した細胞内シグナルは生物時計に強い影響を与える可能性が考えられたため、ASK-TKOマウス由来のマウス線維芽細胞を樹立した。この実験では、細胞リズムの可視化を目的として時計タンパク質PER2にルシフェラーゼが融合したPER2::Lucマウスを利用し、このマウスとASK-TKOマウスとを交配して細胞を樹立した。この細胞株を利用して今後、ASKを介した細胞内シグナルが細胞時計の振動に与える影響を観察したい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
生物リズムとの関連が報告されていない分子ASKに注目して、その機能を解析するというチャレンジングなテーマ設定であったが、マウス個体の行動レベルでの表現型を見つけることができた。さらに２年目の研究に向けて、細胞レベルの研究を展開するための準備は整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス個体で見出した表現型の背景にある分子シグナルを細胞レベルで追求する。
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[Journal Article] The chondrocyte clock gene Bmal1 controls cartilage homeostasis and integrity2016
Author(s)
Michal Dudek, Nicole Gossan, Nan Yang, Hee-Jeong Im, Jayalath PD Ruckshanthi, Hikari Yoshitane, Xin Li, Ding Jin, Ping Wang, Maya Boudiffa, Ilaria Bellantuono, Yoshitaka Fukada, Ray P. Boot-Handford, and Qing-Jun Meng.
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Journal Title
The Journal of Clinical Investigation
Volume: 126
Pages: 365-376
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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