体内時計制御を担う細胞時計の組織内・組織間同調機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18KT0068
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 特設分野
• 研究分野: 複雑系疾病論
• 研究機関: 公立小松大学
• 研究代表者: 平山 順 公立小松大学, 保健医療学部, 教授 (90510363)
• 研究期間 (年度): 2018-07-18 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 体内時計 / 転写 / 光 / ゼブラフィッシュ / 細胞時計 / メラトニン / 行動 / 代謝

研究成果の概要

体内時計は、体内環境を外界の昼夜の変化に対し最適化する恒常性維持機構である。この破綻は、睡眠障害や代謝異常といった様々な疾病を引き起こすことが知られている。体内時計の形成には生物の細胞に内在する細胞時計が光により同じ時刻に同調（光同調）することが必須の過程である。本研究は、ヒトの共通の体内時計を持つゼブラフィッシュを用いた遺伝子改変個体の作出と解析から、細胞時計の光同調を制御する分子を複数、見出した。また、これらの細胞時計の光同調分子が、1）個体内の個々の細胞時計を同調させ体内時計を形成させること、および2）エネルギー代謝を通じて行動量を制御することを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現代産業社会の構造は、ヒトが本来自然サイクルに同調していた生活を、社会構造に合わせた生活時間に順応せざるを得ない状況を作り上げている。そのために生じるシフトワークや夜食の常習化といった生活習慣の乱れが、体内時計を破綻させ、睡眠障害、代謝異常、または高血圧症といった様々な疾患を引き起こすことが明らかになっている。このような背景より、体内時計の重要な制御過程である細胞時計の同調の新規メカニズムを明らかにした本研究成果には、体内時計の異常と関連する様々な疾患の予防法ならびに治療戦略の構築のための有益な知見の提供が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Glyoxal‐induced formation of advanced glycation end‐products in type 1 collagen decreases both its strength and flexibility in vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitamura Kei‐ichiro、Hirayama Jun、Tabuchi Yoshiaki、Minami Takao、Matsubara Hajime、Hattori Atsuhiko、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Journal of Diabetes Investigation 巻: 12 号: 9 ページ: 1555-1559
  • DOI: 10.1111/jdi.13528
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic response to low-intensity ultrasound on mouse ST2 bone marrow stromal cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi Yoshiaki、Hasegawa Hideyuki、Suzuki Nobuo、Furusawa Yukihiro、Hirano Tetsushi、Nagaoka Ryo、Hirayama Jun、Hoshi Nobuhiko、Mochizuki Takashi
  • 雑誌名: Molecular Medicine Reports 巻: 23 号: 3 ページ: 173-173
  • DOI: 10.3892/mmr.2020.11812
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression of sclerostin in the regenerating scales of goldfish and its increase under microgravity during space flight (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Ikegame, M., Hirayama, J., Kitamura, K., Tabuchi, Y., Furusawa, Y., Sekiguchi, T., Endo, M., Mishima, H., Seki, A., Yano, S., Matsubara H., Hattori, A. and Suzuki, N.
  • 雑誌名: Biomedical Research 巻: 41 号: 6 ページ: 279-288
  • DOI: 10.2220/biomedres.41.279
  • NAID: 130007948844
  • ISSN: 0388-6107, 1880-313X
  • 年月日: 2020-12-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] De novo transcriptome analysis and gene expression profiling of fish scales isolated from Carassius auratus during space flight: Impact of melatonin on gene expression in response to space radiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Furusawa Yukihiro、Yamamoto Tatsuki、Hattori Atsuhiko、Suzuki Nobuo、Hirayama Jun、Sekiguchi Toshio、Tabuchi Yoshiaki
  • 雑誌名: Molecular Medicine Reports 巻: 22 ページ: 2627-2636
  • DOI: 10.3892/mmr.2020.11363
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oral administration of melatonin contained in drinking water increased bone strength in naturally aged mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Igarashi-Migitaka Junko、Seki Azusa、Ikegame Mika、Honda Masato、Sekiguchi Toshio、Mishima Hiroyuki、Shimizu Nobuaki、Matsubara Hajime、Srivastav Ajai K.、Hirayama Jun、Maruyama Yusuke、Kamijo-Ikemori Atsuko、Hirata Kazuaki、Hattori Atsuhiko、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Acta Histochemica 巻: 122 号: 6 ページ: 151596-151596
  • DOI: 10.1016/j.acthis.2020.151596
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The use of chemical compounds to identify the regulatory mechanisms of vertebrate circadian clocks. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura A, Izawa J, Hattori A, Suzuki N, Hirayama J# #Corresponding author
  • 雑誌名: Curr Drug Targets. 巻: 21 号: 5 ページ: 425-432
  • DOI: 10.2174/1389450120666190926143120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of RANKL-producing cells and osteoclastic activation by the addition of exogenous RANKL in the regenerating scales of goldfish. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Ikegame, M., Kawago, U., Tabuchi, Y., Hirayama, J., Sekiguchi, T., Furusawa, Y., Yachiguchi, K., Matsubara, H., Urata, M., Hattori, A. and Suzuki, N.
  • 雑誌名: Biological Science in Space 巻: 34 号: 0 ページ: 34-40
  • DOI: 10.2187/bss.34.34
  • NAID: 130007884615
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Melatonin is a potential drug for the prevention of bone loss during space flight (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikegame Mika、7名、Sekiguchi Toshio、43名、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Journal of Pineal Research 巻: 67 号: 3 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1111/jpi.12594
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Post-translational Modifications are Required for Circadian Clock Regulation in Vertebrates (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto-Uchida Yoshimi、Izawa Junko、Nishimura Akari、Hattori Atsuhiko、Suzuki Nobuo、Hirayama Jun
  • 雑誌名: Current Genomics 巻: 20 号: 5 ページ: 332-339
  • DOI: 10.2174/1389202919666191014094349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles for MAPKs in circadian clock regulation in vertebrates. (2019)
  • 著者名/発表者名: Izawa J, and Hirayama J# #Corresponding author
  • 雑誌名: Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPKs): Activation, Functions and Regulation (Edited by Charles K. Hester) Nova Science Publishers 巻: . ページ: 29-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] 体内時計の磁場に対する応答 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平山 順# #責任著者
  • 雑誌名: 磁気と健康 巻: 31 ページ: 19-23
• [雑誌論文] The clock components Period2, Cryptochrome1a, and Cryptochrome2a function in establishing light-dependent behavioral rhythms and/or total activity levels in zebrafish (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirayama J, Alifu Y, Hamabe R, Yamaguchi S, Tomita J, Maruyama Y, Asaoka Y , Nakahama K, Tamaru T, Takamatsu K, Takamatsu N, Hattori A, Nishina S, Azuma N, Kawahara A, Kume K, Nishina H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 196-196
  • DOI: 10.1038/s41598-018-37879-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A molecular link between the circadian clock, DNA damage responses and oncogene activation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Izawa J, and Hirayama J*
  • 雑誌名: Oncogene (Edited by Pinar Erkekolu) InTechOpen 巻: IntechOpen2018 ページ: 1-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Regulation of behavioral rhythms and locomotor activity by light-inducible components of the circadian clock in zebrafish (2021)
  • 著者名/発表者名: 平山 順
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会 第98回日本生理学会大会 合同大会： 解剖と生理の時計 （Web開催
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いた 体内時計の光制御に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平山順
  • 学会等名: 富山大学 第97回 生命科学先端研究支援ユニット 学術セミナー （富山大学 杉谷キャンパス）
  • 招待講演
• [学会発表] ゼブラフィッシュモデルを用いた体内時計の形成と光制御の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平山順
  • 学会等名: 金沢大学 環日本海域環境研究センター セミナー （金沢大学 臨海実験施設）
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子改変魚類を用いた体内時計研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平山順
  • 学会等名: 北里大学海洋生命科学部 特別講義II（北里大学）
  • 招待講演
• [学会発表] ゼブラフィッシュモデルを用いた体内時計の光制御機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平山順
  • 学会等名: 2019年度 難治疾患共同研究拠点シンポジウム（東京医科歯科大学）
  • 招待講演
• [学会発表] Circadian rhythm establishment and sleep control by the light-induced clock factors (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirayama Jun
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (Kobe, Japan)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ウロコの会 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平山順
  • 学会等名: ゼブラフィッシュ体内時計の光制御機構
  • 招待講演
• [備考] 公立小松大学 教員紹介ページ
  • URL: https://www.komatsu-u.ac.jp/academics/teacher/pdf/jun_hirayama.pdf
• [備考] プレスリリース資料（日本語）
  • URL: https://www.tmd.ac.jp/archive-tmdu/kouhou/20190118_1.pdf
• [備考] プレスリリース資料（英語）
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-02/tmad-slo020619.php
• [備考] 【研究成果発表】「遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いて光刺激が体内時計を形成する仕組みを解明」
  • URL: https://www.komatsu-u.ac.jp/whatsnew/news/2019/01/post-41.html
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/khr