昆虫視葉概日時計関連蛋白質の発現機構の解析

• 研究課題/領域番号: 10640667
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 動物生理・代謝
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 富岡 憲治 山口大学, 理学部, 教授 (30136163)
• 研究期間 (年度): 1998 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2000年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 1998年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: コオロギ / 視葉 / 蛋白質 / 概日時計 / PERIOD / 昆虫 / 蛋白合成 / 時計蛋白質 / 転写 / 概日リズム

研究概要

本研究では、コオロギの概日リズムを制御する視葉概日時計の振動機構に関与する蛋白質の発現機構を解析し以下の結果を得た.1.視葉概日時計の動きを視葉遠心性ニューロンの自発活動リズムを指標として恒暗条件下でモニターしながら,シクロヘキシミド(CHX)や5,6-dichlorobenzimidazole riboside(DRB)の連続投与により蛋白質合成を翻訳レベルと転写レベルで連続的に阻害すると時計が停止する.2.CHXで短時間阻害した場合、自由継続リズムが主観的昼の後半から前半に位相後退し,主観的夜の後半で位相前進が生じた.3.DRBでの位相反応曲線は,CHXのそれに較べ約6時間後退相,前進相とも早く起こった.4.視葉内でその量が主観的夜に増加する31kDa蛋白質量は,光,CHX,DRB処理による位相変位時に減少した.5.ショウジョウバエで時計機構に含まれることが示されている,PDF,PERIODもそれぞれELISAとWestern Blotによる解析から,日周変動することが分かった.6.抗PERIOD抗体を用いた免疫組織化学により,PERIOを発現する細胞が,視葉板-視髄間にあり,PERIODが核へ移行することも観察された.これらの結果は,視葉概日時計の振動機構に転写・翻訳を含む遺伝子発現系が必要であること,31kDa蛋白質が視葉時計機構に含まれることを強く示唆している.一方,コオロギ視葉時計機構にも,ショウジョウバエと同様にPERIODやPDFが関与することも示唆された.

研究成果

• [文献書誌] Tomioka,Kenji: "The optic lobe : a component of the circadian timekeeping mechanism in insects."Trends Comp.Biochem.Physiol.. 5. 161-169 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tomioka,Kenji: "Light and temperature cooperate to regulate the circadian locomotor rhythm of wild type and period mutants of Drosophila melanogaster."J.Insect Physiol.. 44. 587-596 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Germ,Monika: "Circadian period modulation and masking effects induced by short light pulses in locomotor rhythms of the cricket, Gryllus bimaculatus."Zool.Sci.. 15. 309-316 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Germ,Monika: "Effects of 5,7-DHT injection into the optic lobe on the circadian locomotor rhythm in the cricket, Gryllus bimaculatus."Zool.Sci.. 15. 317-322 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Matumoto,Akira: "tim^<rit> lengthens circadian period in a temperature dependent manner through suppression of PERIOD protein cycling and nuclear localization."Mol.Cell.Biol.. 19. 4343-4354 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tomioka,Kenji: "Light and serotonin phase shifts the optic lobe circadian pacemaker in vitro in the cricket Gryllus bimaculatus"J.Comp.Physiol.A. 185. 437-444 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tomioka,Kenji: "Protein synthesis is a required process for the optic lobe circadian clock in the cricket Gryllus bimaculatus"J.Insect Physiol.. 46. 281-287 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nishinokubi,I.: "Analysis of the mechanism underlying the rhythm reversal from diurnal to nocturnal in the cricket Gryllus bimaculatus, with special reference to the role of serotonin"Zool.Sci.. 17. 1075-1080 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Okamoto,Akiko: "The role of optic lobe in circadian locomotor rhythm generation in the cricket Gryllus bimaculatus, with special reference to PDH-immunoreactive neurons"J.Insect Physiol.. 47(In press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 富岡憲治: "生物時計の動きの機構-昆虫での知見"脳の科学. 22. 513-517 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 富岡憲治: "昆虫の視葉時計「海老原史樹文,深田吉孝 編:生物時計の分子生物学」"シュプリンガー・フェアーラーク東京. 117-127 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 富岡憲治: "動物の概日時計機構「津田基之 編,シリーズ・光が拓く生命科学,第一巻 生物の光環境センサー」"共立出版. 79-92 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 富岡憲治: "生物時計-環境への時間的調和の手段「井上慎一 他編,時間と時」"学会出版センター(印刷中). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tomioka,Kenji: "The circadian clock system of hemimetabolous insects.In : Denlinger DL, Giebultowicz J, Saunders DS eds., Insect Timing : Circadian Rhythmicity and Seasonality"Elsevier Science(In press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 富岡憲治: "生物時計「北川高嗣 他編,情報学事典」"弘文堂書店(印刷中). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "The optic lobe : a component of the circadian timekeeping mechanism in insects."Trends Comp.Biochem.Physiol.. 5. 161-169 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "Light and temperature cooperate to regulate the circadian locomotor rhythm of wild type axtd period mutants of Drosophila melanogaster."J.Insect Physiol.. 44. 587-596 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Germ, Monika: "Circadian period modulation and masking effects induced by short light pulses in locomotor rhythms of the cricket, Gryllus bimaculatus."Zool.Sci.. 15. 309-316 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Germ, Monika: "Effects of 5,7-DHT injection into the optic lobe on the circadian locomotor rhythm in the cricket, Gryllus bimaculatus."Zool.Sci.. 15. 317-322 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Matsumoto, Akira: "tim^<rit> lengthens circadian period in a temperature dependent manner through suppression of PERIOD protein cycling and nuclear localization."Mol.Cell.Biol.. 19. 4343-4354 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "Light and serotonin phase shifts the optic lobe circadian pacemaker in vitro in the cricket Gryllus bimaculatus."J.Comp.Physiol.A. 185(5). 437-444 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "The optic lobe clock of insects (in Japanese)"In : Molecular Biology of Biological Clocks, eds by S.Ebihara, Y.Fukada, Springer-Verlag Tokyo. 117-127 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "Circadian clocks in animals (in Japanese)"In : Sensors for Photp-environment of Organisms, ed by M.Tsuda, Kyoritsu Shuppan. 79-92 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "Protein synthesis is a required process for the optic lobe circadian clock in the cricket Gryllys bimaculatus."J.Insect Physiol.. 46. 281-287 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nishinokubi, Izumi: "Analysis of the mechanism underlying the rhythm reversal from diurnal to nocturnal in the cricket Grytllus bimaculatus, with special reference to the role of serotonin."Zool.Sci.. 17. 1075-1080 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Okamoto A, Mori H, Tomioka K: "The role of optic lobe in circadian locomotor rhythm generation in the cricket Gryllus bimaculatus, with special reference to PDH-immunoreactive neurons."J.Insect Physiol.. (in press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "Circadian timekeeping mechanisms in insects (in Japanese)"Brain Science. 22. 513-517 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "The biological clock as a tool for temporal adaptation to the environment."In : Time and Moment, eds by Inouye, S.I.-T.et al., Gakkai Shuppan Center (in press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "In : Insect Timing : Circadian Rhythmicity and Seasonality, eds by Denlinger DL, Giebultowicz J, Saunders DS, Elsevier Science B.V."The circadian clock system of hemimetabolous insects. (in Japanese). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomioka, Kenji: "In The Encyclopedia for Information Sciences, eds by Kitagawa, T.et al., Kobundo Shoten"Biological clocks. (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kenji Tomioka: "Protein synthesis is a required process for the optic lobe circadian clock in the cricket Gryllus bimaculatus"Journal of Insect Physiology. 46. 281-287 (2000)
• [文献書誌] Izumi Nishinokubi: "Analysis of the mechanism underlying the rhythm reversal from diurnal to nocturnal in the cricket Gryllus bimaculatus, with special reference to the role of serotonin"Zoological Science. 17. 1075-1080 (2000)
• [文献書誌] 富岡憲治: "生物時計の動きの機構:昆虫からの知見"脳の科学. 22. 513-517 (2000)
• [文献書誌] Akiko Okamoto: "The role of the optic lobe in circadian locomotor rhythm generation in the cricket, Gryllus bimaculatus, with special reference to PDH-immunoreactive neurons"Journal of Insect Physiology. 47(in press). (2001)
• [文献書誌] 富岡憲治: "生物時計-環境への時間的調和の手段,井上慎一編「時間と時」"学会出版センター(印刷中). (2001)
• [文献書誌] Kenji Tomioka: "The circadian clock system of hemimetabolous insects. In : Insect Timing : Circadian Rhythmicity and Seasonality (Denlinger,DL,Giebultowicz,J,Saunders,DS eds)"Elsevier Science (in press). (2001)
• [文献書誌] Tomioka,Kenji: "Light and serotonin phase shifts the optic lobe cicadian pacemaker in vitro in the cricket Gryllus bimaculatus."Journal of Comparative Physiology A. 185・5. 437-444 (1999)
• [文献書誌] Matsmoto,Akira: "tim^<rit> lengthens circadian period in a temperature dependent manner through suppression of PERIOD protein cycling and nuclear lacalization."Molecular and Cellular Biology. 19. 4343-4354 (1999)
• [文献書誌] Tomioka Kenji: "Protein synthesis is a required process for the optic lobe circadian clock in the cricket Gryllus bimaculatus."Journal of Insect Physiology. 46. 281-287 (2000)
• [文献書誌] 富岡憲治: "生物時計の動きの機構:昆虫での知見"脳の科学. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] 富岡憲治: "昆虫の視葉時計、海老原・深田編「生物時計の分子機構」"シュプリンガー・フェアラーク東京. 11 (1999)
• [文献書誌] "3-2 動物の概日時計 津田基之編、「シリーズ・光が拓く生命科学、第一巻生物の光環境センサー」"共立出版. 79-92 (1999)
• [文献書誌] Tomioka,Kenji: "Light and temperature cooperate to regulate the circadian locomotor rhythm of wild type and period mutants of Drosophila melanogaster." J.Insect Physiol.44. 587-596 (1998)
• [文献書誌] Germ,Monika: "Circadian period modulation and masking effects induced by short light pulses in locomotor rhythms of the cricket,Gryllus bimaculatus." Zool.Sci.15. 309-316 (1998)
• [文献書誌] Germ,Monika: "Effects of 5,7-DHT injection into the optic lobe on the circadian locomotor rhythm in the cricket,Gryllus bimaculatus." Zool.Sci.15. 317-322 (1998)
• [文献書誌] Tomioka Kenji: "The optic lobe: a component of the circadian timekeeping mechanism in insects." Trends Comp.Biochem.Physiol.(印刷中). (1999)
• [文献書誌] Matumoto,Akira: "timrit lengthens circadian period in a temperature dependent manner through suppression of PERIOD protein cycling and nuclear localization." Mol.Cell.Biol.(印刷中). (1999)
• [文献書誌] 富岡憲治: "特集にあたって:生物時計の重要性を考える." 遺伝. 52. 13-14 (1998)
• [文献書誌] 富岡憲治: "昆虫の視葉時計、海老原・深田編「生物時計の分子機構」(印刷中)" シュプリンガー・フェアラーク東京, (1999)
• [文献書誌] 富岡憲治: "測時機構、三橋他編「昆虫学…基礎と応用」(印刷中)" 朝倉書店, (1999)