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2014 Fiscal Year Annual Research Report

転写振動を駆動する時計タンパク質の修飾シグナルとその破綻による行動リズム異常

Publicly Offered Research

Project AreaRegulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
Project/Area Number 25117707
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

深田 吉孝  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80165258)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywordsサーカディアンリズム / 生物時計 / 時計タンパク質 / タンパク質リン酸化 / 転写調節
Outline of Annual Research Achievements

近年、概日時計の分子的な振動機構において、時計タンパク質の多彩な翻訳後修飾が極めて重要な役割を果すことが明らかになり、時空間制御された修飾シグナルと転写リズムの連携が注目を浴びている。私共はこれまで、CLOCKをリン酸化するキナーゼCaMKIIに着目し、個体レベルでの実験を展開してきた。CaMKII alphaの活性をKR変異により欠失させたノックインマウスは、恒暗条件において一日の活動時間帯が延長し続け、そのあと活動と睡眠を不規則に繰り返すリズム障害を示すことを見出した。本年度は、単一細胞レベルの発光イメージング装置を用い、時計中枢である視交叉上核(SCN)における時計振動を計測した。その結果、CaMKII alphaの活性低下によって、個々のニューロン間のリズム同調が減弱し、左右の神経核のグローバルな同期も崩れることを見出した。以上の成果をまとめた論文はGenes Dev.誌に掲載された。
さらに本年度は時計シスエレメントD-boxに着目した研究を推進した。D-boxは夕方に転写因子DBPにより活性化され、明け方にE4BP4により抑制される。これまでの研究で、E4bp4の欠損細胞において培地の酸性化に伴う時計位相のシフトが顕著に減弱することを示した。本年度は、人工的なリガンド依存的にE4BP4タンパク質を誘導する実験系を構築し、細胞リズムの位相がE4BP4の一過的な誘導に伴ってシフトすることを明らかにした。さらに、E4BP4の誘導を伴う生理的なリガンド刺激を探索し、炎症性サイトカインTNF-alphaが概日時計の位相調節において重要な役割を担う可能性を見出した。これと並行し、DBPに対する抗体を自作して定量的なChIP条件を確立した。マウス肝臓より様々な時刻にDBPが結合しているゲノム領域を濃縮してChIP-Seq解析を行い、現在、得られた大規模データをバイオインフォマティックスの手法を活用して解析中である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Cell-based inhibitor screening identifies multiple protein kinases important for circadian clock oscillations.2015

    • Author(s)
      Naohiro Kon, Yasunori Sugiyama, Hikari Yoshitane, Isamu Kameshita and Yoshitaka Fukada.
    • Journal Title

      Commun. Integr. Biol.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] カルシウムによる体内時計の調節と神経・認知機能2015

    • Author(s)
      金 尚弘、深田吉孝
    • Journal Title

      CLINICAL CALCIUM

      Volume: 25 Pages: 33-40

  • [Journal Article] CaMKII is essential for cellular clock and coupling between morning and evening behavioral rhythms.2014

    • Author(s)
      Naohiro Kon, Tomoko Yoshikawa, Sato Honma, Yoko Yamagata, Hikari Yoshitane, Kimiko Shimizu, Yasunori Sugiyama, Chihiro Hara, Isamu Kameshita, Kenichi Honma and Yoshitaka Fukada.
    • Journal Title

      Genes Dev.

      Volume: 28 Pages: 1101-1110

    • DOI

      10.1101/gad.237511.114

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] In vivo role of phosphorylation of Cryptochrome2 in the mouse circadian clock.2014

    • Author(s)
      Arisa Hirano, Nobuhiro Kurabayashi, Tomoki Nakagawa, Go Shioi, Takeshi Todo, Tsuyoshi Hirota and Yoshitaka Fukada.
    • Journal Title

      Mol. Cell. Biol.

      Volume: 34 Pages: 4464-4473

    • DOI

      10.1128/MCB.00711-14.

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] リン酸化とユビキチン化によるサーカディアンリズムの制御2014

    • Author(s)
      平野有沙、深田吉孝
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 86 Pages: 528-531

  • [Presentation] サーカディアンリズムを制御する時計タンパク室の修飾シグナル.2014

    • Author(s)
      吉種 光、深田 吉孝
    • Organizer
      平成26年度「新学術領域研究」修飾シグナル病若手ワークショップ
    • Place of Presentation
      ホテルあかね(神奈川県足柄下郡湯河原町 )
    • Year and Date
      2014-10-01
  • [Presentation] Roles of CaMKII in the mouse circadian clock2014

    • Author(s)
      Yoshitaka Fukada
    • Organizer
      16th International Congress on Photobiology
    • Place of Presentation
      Cordoba(Argentina)
    • Year and Date
      2014-09-10
    • Invited
  • [Presentation] 行動の日周リズムを規定する時計タンパク質の修飾クロノコード2014

    • Author(s)
      深田 吉孝
    • Organizer
      大阪市立大学 生物分子機能学ゼミナール
    • Place of Presentation
      大阪市立大学大学院理学研究科(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2014-08-21
    • Invited
  • [Presentation] Decoupling of E and M oscillators with dysregulation of Ca2+/calmodulin-dependent protein phosphorylation.2014

    • Author(s)
      Yoshitaka Fukada
    • Organizer
      The 30th Anniversary Meeting Sapporo Symposium on Biological Rhythm
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2014-07-26
    • Invited
  • [Presentation] Salt-inducible kinase 3 regulates circadian period and phase by destabilization of PER2 protein.2014

    • Author(s)
      Naoto Hayasaka, Yuka Miyoshi, Arisa Hirano, Isao T. Tokuda, Yoshitaka Fukada
    • Organizer
      SRBR 2014
    • Place of Presentation
      Big Sky(USA)
    • Year and Date
      2014-06-17
  • [Book] Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling2015

    • Author(s)
      Hikari Yoshitane and Yoshitaka Fukada
    • Total Pages
      印刷中
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks] 深田研究室

    • URL

      http://www.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/fukada-lab/index-j.html

URL: 

Published: 2016-06-01  

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