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時間タンパク質学:生命の時間を宿す機能的KaiCホモログの探索技術の開発

計画研究

研究領域時間タンパク質学:時を生み出すタンパク質特性
研究課題/領域番号 21H05132
研究種目

学術変革領域研究(B)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関福井県立大学 (2023)
分子科学研究所 (2021-2022)

研究代表者

向山 厚  福井県立大学, 生物資源学部, 准教授 (80647446)

研究分担者 八木田 和弘  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90324920)
研究期間 (年度) 2021-08-23 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2023年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2022年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2021年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード概日時計 / KaiC / 周波数特性 / ATPase / 時計タンパク質 / KaiCホモログ
研究開始時の研究の概要

生物は地球の自転による周期的な環境変化に適応するべく、概日時計を用いて生命活動を24時間周期でリズミックに調節している。概日時計のモデル生物であるシアノバクテリアにおいては、唯一種のタンパク質(KaiC)に1回/日の周波数特性がエンコードされており、その特性が多重の階層を貫くように伝播されることで、細胞レベルのリズムの周波数や温度補償性が決定される。本研究では、これまでに蓄積されたKaiCの分子特性に関する知見をもとに、未だ周波数特性がエンコードされた計時因子の実体が掴めていない真核生物における『機能的KaiCホモログ』の探索技術を開発する。

研究成果の概要

本研究課題はシアノバクテリアの時計タンパク質KaiCのように概日時計の周波数特性を備えるタンパク質を哺乳類において探索するための技術開発を目指すものである。我々はKaiCの動態を指標とした試験管内リズム計測系を整備し、10倍以上の高感度化に成功した。また、独自に確立したマウスの発生過程を再現したin vitro系を用いて概日リズムの出現と並行して時計タンパク質複合体が形成されることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本成果はKaiCの変異体スクリーニング系の整備により周波数特性を創出する因子(配列機能相関)の同定につながる基盤技術である。今後、マウスの発生過程において概日リズムの出現とともに形成される時計タンパク質複合体についてKaiCの知見と照合することが、哺乳類(マウス)において周波数特性を担う因子の同定につながると期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 6件、 オープンアクセス 15件、 査読あり 15件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Inter-individual variations in circadian misalignment-induced NAFLD pathophysiology in mice2024

    • 著者名/発表者名
      Koike Nobuya、Umemura Yasuhiro、Inokawa Hitoshi、Tokuda Isao、Tsuchiya Yoshiki、Sasawaki Yuh、Umemura Atsushi、Masuzawa Naoko、Yabumoto Kazuya、Seya Takashi、Sugimoto Akira、Yoo Seung-Hee、Chen Zheng、Yagita Kazuhiro
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 27 号: 2 ページ: 108934-108934

    • DOI

      10.1016/j.isci.2024.108934

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Regulation of headache response and transcriptomic network by the trigeminal ganglion clock2024

    • 著者名/発表者名
      Han Chorong、Lim Ji Ye、Koike Nobuya、Kim Sun Young、Ono Kaori、Tran Celia K.、Mangutov Elizaveta、Kim Eunju、Zhang Yanping、Li Lingyong、Pradhan Amynah A.、Yagita Kazuhiro、Chen Zheng、Yoo Seung‐Hee、Burish Mark J.
    • 雑誌名

      Headache: The Journal of Head and Face Pain

      巻: 64 号: 2 ページ: 195-210

    • DOI

      10.1111/head.14670

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Emergence of the circadian clock oscillation during the developmental process in mammals2024

    • 著者名/発表者名
      Yagita Kazuhiro
    • 雑誌名

      Current Opinion in Genetics & Development

      巻: 84 ページ: 102152-102152

    • DOI

      10.1016/j.gde.2024.102152

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Master allostery in clock protein KaiC orchestrates circadian rhythm2023

    • 著者名/発表者名
      Furuike Yoshihiko , Mukaiyama Atsushi , Akiyama Shuji
    • 雑誌名

      SPring-8/SACLA Research Frontiers 2022

      巻: - ページ: 27-28

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 概日リズムの基礎, 特集:時間の流れと産婦人科学2023

    • 著者名/発表者名
      八木田和弘, 藪本和也
    • 雑誌名

      産科と婦人科

      巻: 90 ページ: 451-458

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Association of social jetlag and eating patterns with sleep quality and daytime sleepiness in Japanese high school students2023

    • 著者名/発表者名
      Yuh Sasawaki, Hitoshi Inokawa, Yukiko Obata, Suzune Nagao, Kazuhiro Yagita
    • 雑誌名

      J Sleep Res

      巻: 32 号: 2

    • DOI

      10.1111/jsr.13661

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Circadian Features of Cluster Headache and Migraine: A Systematic Review, Meta-analysis, and Genetic Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Benkli Barlas、Kim Sun Young、Koike Nobuya、Han Chorong、Tran Celia、Silva Emma、Yan Yuanqing、Yagita Kazuhiro、Chen Zheng、Yoo Seung-Hee、Burish Mark Joseph
    • 雑誌名

      Neurology

      巻: 10 号: 22

    • DOI

      10.1212/wnl.0000000000207240

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Highly sensitive tryptophan fluorescence probe for detecting rhythmic conformational changes of KaiC in the cyanobacterial circadian clock system2022

    • 著者名/発表者名
      Mukaiyama Atsushi、Furuike Yoshihiko、Yamashita Eiki、Akiyama Shuji
    • 雑誌名

      Biochemical Journal

      巻: 479 号: 14 ページ: 1505-1515

    • DOI

      10.1042/bcj20210544

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regulation mechanisms of the dual ATPase in KaiC2022

    • 著者名/発表者名
      Furuike Yoshihiko、Mukaiyama Atsushi、Koda Shin-ichi、Simon Damien、Ouyang Dongyan、Ito-Miwa Kumiko、Saito Shinji、Yamashita Eiki、Nishiwaki-Ohkawa Taeko、Terauchi Kazuki、Kondo Takao、Akiyama Shuji
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 19

    • DOI

      10.1073/pnas.2119627119

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Elucidation of master allostery essential for circadian clock oscillation in cyanobacteria2022

    • 著者名/発表者名
      Furuike Yoshihiko、Mukaiyama Atsushi、Ouyang Dongyan、Ito-Miwa Kumiko、Simon Damien、Yamashita Eiki、Kondo Takao、Akiyama Shuji
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 15

    • DOI

      10.1126/sciadv.abm8990

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cross-scale analysis of temperature compensation in the cyanobacterial circadian clock system2022

    • 著者名/発表者名
      Furuike Yoshihiko、Ouyang Dongyan、Tominaga Taiki、Matsuo Tatsuhito、Mukaiyama Atsushi、Kawakita Yukinobu、Fujiwara Satoru、Akiyama Shuji
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 5 号: 1 ページ: 75-75

    • DOI

      10.1038/s42005-022-00852-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comprehensive Analysis Identified the Circadian Clock and Global Circadian Gene Expression in Human Corneal Endothelial Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Nakai, Yoshiki Tsuchiya, Nobuya Koike, Taiki Asano, Morio Ueno, Yasuhiro Umemura, Yuh Sasawaki, Ryotaro Ono, Jyunji Hamuro, Chie Sotozono, Kazyhiro Yagita
    • 雑誌名

      Investigative Ophthalmology & Visual Science

      巻: 63 号: 5 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1167/iovs.63.5.16

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adenylate kinase 1 overexpression increases locomotor activity in medaka fish2022

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Michiyo、Furukawa Yuko、Kinoshita Masato、Mukaiyama Atsushi、Akiyama Shuji、Yoshimura Takashi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 17 号: 1 ページ: e0257967-e0257967

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0257967

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Slow and temperature-compensated autonomous disassembly of KaiB–KaiC complex2022

    • 著者名/発表者名
      Simon Damien、Mukaiyama Atsushi、Furuike Yoshihiko、Akiyama Shuji
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 19 号: 0 ページ: n/a

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v19.0008

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The clock modulator Nobiletin mitigates astrogliosis-associated neuroinflammation and disease hallmarks in an Altzheimer's disease model.2022

    • 著者名/発表者名
      4.Wiroanto M, Wang C-Y, Kim E, Koike N, Gomez-Gutierrez R, Nohara K, Escobedo Jr G, Choi JM, Han C, Yagita K, Jung SY, Soto C, Lee HK, Morales R, Yoo S-H, Chen Z.
    • 雑誌名

      FASEB J.

      巻: 36 号: 3

    • DOI

      10.1096/fj.202101633r

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Circadian key component CLOCK/BMAL1 interferes with segmentation clock in mouse embryonic organoids2021

    • 著者名/発表者名
      Umemura Yasuhiro、Koike Nobuya、Tsuchiya Yoshiki、Watanabe Hitomi、Kondoh Gen、Kageyama Ryoichiro、Yagita Kazuhiro
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 1

    • DOI

      10.1073/pnas.2114083119

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 概日時計の周波数特性を備えた時計タンパク質の分子起源解明2023

    • 著者名/発表者名
      向山厚
    • 学会等名
      第23回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞の概日時計形成プロセスにおける蛋白質動態2023

    • 著者名/発表者名
      八木田和弘
    • 学会等名
      第23回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Circadian misalignment-induced pathophysiology in mouse cohort model2023

    • 著者名/発表者名
      Yagita Kazuhiro
    • 学会等名
      Asian Forum on Chronobiology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 周波数特性を備えたシアノバクテリア時計タンパク質の分子機構解明2023

    • 著者名/発表者名
      向山厚
    • 学会等名
      第12回都医学研シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 概日時計の発生と時計タンパク質動態2023

    • 著者名/発表者名
      八木田和弘
    • 学会等名
      第12回都医学研シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploring ancient origins of the circadian clock system through molecular evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Mukaiyama, Yoshihiko Furuike and Shuji Akiyama
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 周波数特性を備えた時計タンパク質の分子起源とその進化2022

    • 著者名/発表者名
      向山厚、古池美彦、秋山修志
    • 学会等名
      第95回日本生化学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子進化的アプローチに基づく概日時計の進化的起源の探究2022

    • 著者名/発表者名
      向山 厚、古池 美彦、秋山 修志
    • 学会等名
      令和3年度日本物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Exploring ancient origin of circadian oscillation through KaiC evolution2021

    • 著者名/発表者名
      Mukaiyama A, Furuike Y, Akiyama S
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2025-01-30  

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