脊椎動物の脳内光受容機構と季節性測時機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19678002
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 基礎獣医学・基礎畜産学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉村 崇 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (40291413)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 115,180千円 (直接経費: 88,600千円、間接経費: 26,580千円); 2011年度: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2010年度: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2009年度: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2008年度: 23,270千円 (直接経費: 17,900千円、間接経費: 5,370千円); 2007年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
• キーワード: 光周性 / 脳深部光受容器 / ウズラ / 生理 / 行動 / 概日時計 / 時計遺伝子 / 甲状腺刺激ホルモン / 下垂体隆起葉 / メラトニン / マウス / 視床下部内側基底部 / 2型脱ヨウ素酵素(DIO2) / 甲状腺ホルモン

研究概要

動物は四季の環境の変化により良く適応するために、日長の変化を読み取り、様々な生理機能を調節している。このメカニズムの解明は生物学に残された大きな謎の一つであるとともに、家畜、家禽、魚類等の生産性の向上にも直結していることから、応用研究としても大きな波及効果をもたらすことが期待されている。ウズラとマウスを使ったこれまでの研究において、日長の情報が下垂体隆起葉において合成される甲状腺刺激ホルモン(TSH)を介して視床下部に伝達されることを明らかにしている。本年度はウズラが脳内で光を受容してから下垂体隆起葉においてTSHが誘導されるメカニズムの解明を目指した。
哺乳類以外の脊椎動物は脳内に存在する脳深部光受容器によって日長の変化を感知することが古くから知られていたが、脳深部光受容器の実体は謎に包まれていた。そこで、本研究では視物質(ロドプシン類)の網羅的な発現解析を行った結果、ウズラの脳深部に発現する新規な視物質「オプシン5」を同定することに成功した。オプシン5の局在を詳細に検討した結果、発生過程の視細胞と類似した形態を持つ髄液接触ニューロンに発現し、「春ホルモン」TSHを産生する下垂体隆起葉に投射していることが明らかになった。さらにアフリカツメガエル卵母細胞を用いてオプシン5の機能解析を行った結果、オプシン5は紫色光に最も高い感受性を示し、紫外線から青色光までの短波長光に反応し、精巣の発達を促す脳深部光受容器であることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] A mammalian neural tissue opsin (Opsin 5) is a deep brain photoreceptor in birds. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakane Y, et al.
  • 雑誌名: Proc.Natl Acad.Sci.USA 巻: 107 ページ: 15264-15268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep brain photoreceptors and a seasonal signal transduction cascade in birds. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakane Y, Yoshimura T.
  • 雑誌名: Cell Tissue Res. 巻: 342 ページ: 341-344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuroendocrine mechanism of seasonal reproduction in birds and mammals. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T.
  • 雑誌名: Anim.Sci.J. 巻: 81 ページ: 403-410
  • NAID: 10027888904
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the estrous cycle on clock gene expression in reproductive tissues : Effects of fluctuating ovarian steroid hormone levels. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura TJ, et al.
  • 雑誌名: Steroids 巻: 75 ページ: 203-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zona pellucida protein ZP2 is expressed in the oocyte of Japanese quail (Coturnix japonica) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita M, et al.
  • 雑誌名: Reproduction 巻: 139 ページ: 359-371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localization of circadian clock protein BMAL1 in the photoperiodic signal transduction machinery (2009)
  • 著者名/発表者名: Ikegami K, Katou Y, Higashi K, Yoshimura T.
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 517 ページ: 397-404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melatonin transmits photoperiodic signals through the MT1 melatonin receptor (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuo S, Yoshimura T, Ebihara S, Korf HW.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 29 ページ: 2885-2889
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localization of circadian clock protein BMAL1 in the photoperiodic signal transduction machinery (2009)
  • 著者名/発表者名: Ikegami, et al.,
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 517 ページ: 397-404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoperiodic control of TSH-β expression in the mammalian pars tuberalis has different impact on the induction and suppression of the hypothalamo-hypophysial gonadal axis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuo, et al.,
  • 雑誌名: Journal of Neuroendocrinology 22 ページ: 43-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the photoperiodic signaling pathway regulating seasonal reproduction using the functional genomics approach. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ono, et al.,
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 163 ページ: 2-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melatonin transmits photoperiodic signals through the MT1 melatonin receptor (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuo, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 29 ページ: 2885-2889
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of thyrotropin in photoperiodic signal transduction in mice (2008)
  • 著者名/発表者名: Ono H, Hoshino Y, Yasuo S, Watanabe M, Nakane Y, Murai A, Ebihara S, Korf HW, Yoshimura T.
  • 雑誌名: Proceedings of National Academy of Science of the U.S.A. 105 ページ: 18238-18242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thyrotrophin in the pars tuberalis triggers photoperiodic response (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakao N, Ono H, Yamamura T, Anraku T, Takagi T, Higashi K, Yasuo S, Katou Y, Kageyama S, Uno Y, Kasukawa T, Iigo M, Sharp PJ, Iwasawa A, Suzuki Y, Sugano S, Niimi T, Mizutani M, Namikawa T, Ebihara S, Ueda HR, Yoshimura T.
  • 雑誌名: Nature 452 ページ: 317-322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of thyrotropin in the photoperiodic signal transduction in mice (2008)
  • 著者名/発表者名: Ono, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of National Academy of Science of the United States of America 105 ページ: 18238-18242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thyroid hormones and seasonal reproductive neuroendocr ineinteractions (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakao N, Ono H, Yoshimura T.
  • 雑誌名: Reproduction 136 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thyrotrophin in the pars tuberalis triggers photoperiodic response (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakao, et. al.
  • 雑誌名: Nature 452 ページ: 317-322
  • 査読あり
• [学会発表] 比較生物学から明らかになった動物が春を感じる仕組み (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉村崇
  • 学会等名: 第11回日本比較三学会合同シンポジウム
  • 発表場所: グランシップ(静岡)
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] Non-mammalian models in thyroid research : Japanese quail (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T.
  • 学会等名: 14^<th> International Thyroid Congress
  • 発表場所: パリ国際会議場(パリ)
  • 年月日: 2010-09-12
• [学会発表] Functional genomics analysis of photoperiodic response. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T.
  • 学会等名: 25th International Ornithological Congress
  • 発表場所: カンポドジョルダン(ブラジル)
  • 年月日: 2010-08-28
• [学会発表] Molecular mechanism of seasonal reproduction in birds and mammals. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T.
  • 学会等名: The 3^<rd> Special Biomodulation Symposium
  • 発表場所: ソウル大学(韓国)
  • 年月日: 2010-05-14
• [学会発表] 概日リズム、季節繁殖に及ぼす光環境と遺伝要因の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉村崇
  • 学会等名: 第57回日本実験動物学会総会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都)
  • 年月日: 2010-05-12
• [学会発表] Molecular and endocrine mechanism of seasonal reproduction in birds and mammals (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T.
  • 学会等名: Society for Endocrinology BES 2010
  • 発表場所: Manchester
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Molecular and endocrine mechanism of seasonal reproduction in birds and mammals (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T
  • 学会等名: Society for Endocrinology BES 2010
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Molecular and endocrine mechanisms of vertebrate photoperiodic response. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T.
  • 学会等名: Society for Integrative and Comparative Biology 2009 Annual Meeting
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 2009-01-06
• [学会発表] Functional genomics analysis of photoperiodic time measurement (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T.
  • 学会等名: 9^<th> International Symposium on Avian Endocrinology
  • 発表場所: Leuven, Belgium
  • 年月日: 2008-07-12
• [学会発表] 脊椎動物の光周性の機能ゲノム学的解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉村崇
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-11
• [図書] めぐる(中村桂子編) (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉村崇
  • 総ページ数: 297
  • 出版者: 新曜社
• [図書] からだと光の事典(太陽紫外線防御研究委員会編) (2010)
  • 著者名/発表者名: 高井直樹、吉村崇
  • 総ページ数: 421
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] Genetic and molecular mechanisms controlling the avian photoperiodic response Photoperiodism : The Biological Calendar(Nelson RJ, Denlinger DL, Somers DE eds.) (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T, Sharp PJ.
  • 出版者: Oxford University Press
• [図書] Photoperiodism : The Biological Calendar(Nelson RJ, Denlinger DL, Somers DE eds.) (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T, Sharp PJ
  • 総ページ数: 581
  • 出版者: Oxford University Press
• [備考]
  • URL: http://www.nagoya-u.ac.jp/pdf/research/news/20100803_agr.pdf?20100803
• [備考]
  • URL: http://www.nagoya-u.ac.jp/pdf/research/news/20081118_agr.pdf?20090406
• [備考]
  • URL: http://www.nagoya-u.ac.jp/info/research_news/080321_agr.pdf
• [備考]
  • URL: http://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~aphysiol/