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昆虫における左右脳葉間の相互作用:視葉概日時計間の相互同調

研究課題

研究課題/領域番号 11168219
研究種目

特定領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 生物系
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) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
20,100千円 (直接経費: 20,100千円)
2001年度: 6,100千円 (直接経費: 6,100千円)
2000年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
1999年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
キーワード概日時計 / サーカディアンリズム / 時計間相互同調 / セロトニン / 色素拡散ホルモン様ペプチド(PDF) / 昆虫 / 視葉 / 神経系 / 色素拡散ホルモン用ペプチドPDF / 概日リズム / 視髄両側性ニューロン / フタホシコオロギ / 時計間同調 / 蛋白合成
研究概要

本研究では,セロトニンとPDFの役割を中心に概日時計間の相互同調の神経機構を解析し、以下の結果を得た。(1)相互同調に主要な役割を演ずる視髄両側性ニューロン群(MBN)の自発放電と光感度は夜間に増加し,昼は低下するが,セロトニンは視葉内微量投与でMBNの光応答を抑制し,その抑制の程度は夜大きい.(2)セロトニンのアンタゴニストMetergolineは昼夜ともにMBNの感度を増強するが,その増強の程度は昼大きい.(3)薬理学的解析から,この系には5-HT_7類似のリセプターが関与することが示唆された.一方、(4)コオロギ脳からPDFを精製し,アミノ酸配列を決定し、合成PDFを用いてウサギを免疫し,抗体を作製した.(5)抗PDF抗体を用いたELISAにより,視葉内PDF量が夜間に増加し,昼の後半に少なくなること、(6)免疫組織化学によりPDF細胞には外キアズマ周辺に小型細胞を持つニューロン群と,視髄基部に大型の細胞を持つニューロン群が標識された.(7)PDFの視葉内微量投与ではMBNの光応答は昼には増強され,夜には幾分抑制された.(8)PDFを昼視葉内に微量投与しMBNの感度を上昇させた後,セロトニンを微量投与すると,MBN感度は急激に低下した.(9)PDFの視葉内微量投与では,活動リズムの位相変位が惹起されたが,その位相反応曲線は主観的昼の後半から夜の前半で位相前進を,夜の後半から昼の前半で位相後退を示した.以上の結果などから,(1)光情報が強く入る昼には,概日時計の制御下に分泌されたセロトニンがMBNの感度を低下させ,同調系の昼の状態を設定し,逆に(2)PDFは昼の後半に分泌され,MBN感度を上昇させ同調系の夜の状態を作るとともに,概日時計の位相を夜の開始に一致させる作用を持つこと,(3)このセロトニンとPDFによるMBNの二重制御が時計間相互同調の基盤となることなどが示唆された.

報告書

(4件)
  • 2002 研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (46件)

  • [文献書誌] Matsumoto, A., Tomioka, K., Chiba, Y., Tanimura, T.: "tim^<rit> lengthens circadian period in a temperature-dependent manner through suppression of PERIOD protein cycling and nuclear localization"Molecular and Cellular Biology. 19. 4343-4354 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka, K.: "Light and serotonin phase-shift die circadian clock in vitro in the cricket optic lobe in vitro"Journal of Comparative Physiology A. 185. 437-444 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka, K.: "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)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishinokubi, I., Tomioka, K.: "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)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okamoto, A., Mori, H., Tomioka, K.: "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. 889-895 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Saifullah, ASM, Tomioka, K.: "Serotonin sets the day state in the neurons that control coupling between the optic lobe circadian pacemakers in the cricket Gryllus bimaculatus"Journal of Experimental Biology. 205. 1305-1314 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Chuman, Y., Matushima, A., Sato, S., Tomioka, K., Tominaga, Y., Meinertzhagen, I.A., Shimohigashi, Y., Shimohigashi, M.: "cDNA cloning and nuclear localization of circadian neuropeptide designated as pigment-dispersing factor (PDF) in the cricket Gryllus bimaculatus"Journal of Biochemistry. 131. 895-903 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukizane, M., Kaneko, A., Tomioka, K.: "Electrophysiological and morphological characterization of the medulla bilateral neurons that connect bilateral optic lobes in the cricket, Gryllus bimaculatus"Journal of Insect Physiology. 48. 631-641 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka, K., Uwozumi, K., Koga, M.: "Photoperiodic modulation of insect circadian rhythms"Journal of Photoscience. 9. 9-12 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Singaravel, M., Tomioka, K.: "Pigment-dispersing factor induces phase shifts of circadian locomotor rhythm in the cricket Gryllus bimaculatus"Journal of Photoscience. 9. 243-245 (2002)

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  • [文献書誌] Saifullah, ASM, Tomioka, K.: "5-HT_7-like receptors mediate serotonergic modulation of photo-responsiveness of the medulla bilateral neurons in the cricket, Gryllus bimaculatus"Zoological Science. 20. 303-309 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Saifullah ASM, Tomioka K: "Pigment-dispersing factor sets the night state of the medulla bilateral neurons in the optic lobe of the cricket, Gryllus bimaculatus"Journal of Insect Physiology. 49. 231-239 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka, K., Saifullah, ASM, Koga, M.: "The circadian clock system of hemimetabolous insects. In : Insect Timing : Circadian Rhythmicity to Seasonality. (Denlinger DL, Giebultowicz JM, Saunders DS eds)"Elsevier Science BV. 43-54 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka, K., Yoshii, T., Saifullah, ASM: "Multioscillator systems controlling the circadian locomotor rhythm in insects. In : Circadian Clock as Multi-Oscillator System (ed by K.Honma and S.Honma)"Hokkaido University Press. 61-74 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsumoto A, Tomioka K, Chiba Y, Tanimura T.: "tim^<rit> lengthens circadian period in a temperature-dependent manner through suppression of PERIOD protein cycling and nuclear localization"Molecular and Cellular Biology. 19. 4343-4354 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka K.: "Light and serotonin phase-shift the circadian clock in vitro in the cricket optic lobe in vitro"Journal of Comparative Physiology A. 185(5). 437-444 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka K.: "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)

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    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishinokubi I, Tomioka K.: "Analysis of the mechanism underlying the rhythm reversal from diurnal to noctumal in the cricket Gryllus bimaculatus, with special reference to the role of serotonin"Zoological Science. 17. 1075-1080 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okamoto A, Mori H, Tomioka K.: "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. 889-895 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Saifullah ASM, Tomioka K.: "Serotonin sets the day state in the neurons that control coupling between the optic lobe circadian pacemakers in the cricket Gryllus bimaculatus"Journal of Experimental Biology. 205. 1305-1314 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Chuman Y, Matushima A, Sato S, Tomioka K, Tominaga Y, Meinertzhagen IA, Shimohigashi Y, Shimohigashi M.: "cDNA cloning and nuclear localization of circadian neuropeptide designated as pigment-dispersing factor (PDF) in the cricket Gryllus bimaculatus"Journal of Biochemistry. 131. 895-903 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukizane M., Kaneko A, Tomioka K.: "Electrophysiological and morphological characterization of the medulla bilateral neurons that connect bilateral optic lobes in the cricket, Gryllus bimaculatus"Journal of Insect Physiology. 48. 631-641 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka K, Uwozumi K, Koga M.: "Photoperiodic modulation of insect circadian rhythms"Journal of Photoscience. 9. 9-12 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Singaravel M, Tomioka K.: "Pigment-dispersing factor induces phase shifts of circadian locomotor rhythm in the cricket Gryllus bimaculatus"Journal of Photoscience. 9. 243-245 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Saifullah ASM, Tomioka K.: "5-Ht-like receptors mediate serotonergic modulation of photo-responsiveness of the medulla bilateral neurons in the cricket, Gryllus bimaculatus"Zoological Science. 20. 303-309 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Saifullah ASM, Tomioka K.: "Pigment-dispersing fector sets the night state of the medulla bilateral neurons in the optic lobe of the cricket, Gryllus bimaculatus"Journal of Insect Physiology. 49. 231-239 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka K, Saifullah ASH, Koga M, (Denlinger DL, Giebultowicz JM, Saunders DS eds): "The circadian clock system of hemimetabolous insects, in : Insect Timing ; Circadian Rhythmicity to Seasonality"Elsevier Science BV. 43-54 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka K, Yoshii T, and Saifullah ASM, (ed by K. Honma and S. Honma): "Multioscillator systems controlling the circadian locomotor rhythm in insects, in : Circadian Clock as Multi-Oscillator System"Hokkaido University Press. 61-74 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [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"Journal of Insect Physiology. 47. 889-895 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Matsushima A, Chuman Y, Onoue H, Ito Y, Tomioka K, et al.: "Gene expression of a circadian pacemaker hormone peptide PDF in cricket Gryllus bimaculatus"Peptide Seience. 2000. 63-66 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Saifullah ASM, Tomioka K: "Serotonin sets the day state in the neurons that control coupling between the optic lobe circadian pacemakers in the cricket, Gryllus bimaculatus"Journal of Experimental Biology. (in press).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tomioka K, Saifullah ASM, Koga M: "The circadian clock system of hemimetabolous insects. In : Insect Timing : Circadian Rhythmicity to Seasonality. (Denlinger DL, Giebultowicz JM, Saunders DS eds)"Elsevier Science BV, pp.43-54.. 43-54 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [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. 159-172 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tomioka K, Yoshii T, Saifullah ASM: "Multioscillator systems controlling the circadian locomotor rhythm in insects. Proceedings of Sapporo Symposium on Biological Rhythm (ed by K.Honma and S.Honma)"Hokkaido University Press(印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [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"Molecular and Cellular Biology. 19. 4343-4354 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Tomioka Kenji: "Light and serotonin phase shifts the optic lobe circadian pacemaker in vitro in the cricket Gryllus bimaculatus"Journal of Comparative Physiology A. 185. 437-444 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [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. 117-127 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 富岡憲治: "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)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2018-03-28  

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