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ケージド時計調節化合物を用いた概日リズムの光制御と細胞間相互作用の解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K21269
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分38:農芸化学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

廣田 毅  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任准教授 (50372412)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード概日時計 / ケミカルバイオロジー / ケージド化合物 / 細胞間相互作用
研究開始時の研究の概要

申請者は概日リズムの周期を変化させる新規化合物を発見して鍵となる制御機構を明らかにしてきた。多細胞から成る概日時計システムの理解に向けて解明すべき重要課題が、細胞間の相互作用である。本研究では時計調節化合物のケージド誘導体を用い、狙ったタイミングに狙った細胞で概日時計を定量的に操作する新技術を生み出す。これを概日リズムの1細胞イメージングに応用し、細胞間相互作用の時空間的な解析に挑戦する。

研究成果の概要

概日時計は分子から個体の各階層を時間・空間的に統合して多様な生理現象の日内リズムを生み出す。多細胞から成る概日時計システムの理解に向けた重要課題として、細胞間の相互作用がある。本研究では光に応答して時計タンパク質の機能を調節する化合物を開発し、細胞集団の概日リズムの時間的な制御に成功した。これと概日リズムの1細胞イメージングを組み合わせ、細胞間相互作用の解析に向けた空間的な操作を試みた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

私たちはケミカルバイオロジーの手法を応用し、概日リズムの周期を変化させる新規化合物を発見して鍵となる制御機構を明らかにしてきた。この時計調節化合物と光薬理学を組み合わせることによって、狙ったタイミングに狙った細胞で概日時計を定量的に操作する新技術の開発につながるであろう。光を用いたタンパク質の活性制御という観点から、概日時計分野を超えて広く細胞間相互作用の研究に応用できると期待される。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (23件) (うち国際共著 10件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Southern California(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Southern California(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Padova(イタリア)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Southern California(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology(インド)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Padova(イタリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Introduction2024

    • 著者名/発表者名
      Cornelissen Germaine、Otsuka Kuniaki、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Chronobiology and Chronomedicine

      巻: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1039/bk9781839167553-00001

    • ISBN
      9781839162008, 9781839167560, 9781839167553
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Quo Vadis2024

    • 著者名/発表者名
      Cornelissen Germaine、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Chronobiology and Chronomedicine

      巻: 1 ページ: 648-664

    • DOI

      10.1039/bk9781839167553-00648

    • ISBN
      9781839162008, 9781839167560, 9781839167553
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] 概日時計タンパク質CRY1とCRY2をアイソフォーム選択的に制御する化合物2023

    • 著者名/発表者名
      廣田 毅、羽鳥 恵
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 95 号: 5 ページ: 604-608

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2023.950604

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2023-10-25
    • 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] Development of a novel PET ligand, [11C]GO289 targeting CK2 expressed in the brain2023

    • 著者名/発表者名
      Ogata Aya、Yamada Takashi、Hattori Saori、Ikenuma Hiroshi、Abe Junichiro、Tada Mari、Ichise Masanori、Suzuki Masaaki、Ito Kengo、Kato Takashi、Amaike Kazuma、Hirota Tsuyoshi、Kakita Akiyoshi、Itami Kenichiro、Kimura Yasuyuki
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 90 ページ: 129327-129327

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2023.129327

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of mammalian Cryptochrome with small molecule compounds from in vitro to in vivo2023

    • 著者名/発表者名
      Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Circadian Clocks

      巻: 1 ページ: 265-281

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of the phosphoproteome of CK2α(-/-)/Δα' C2C12 myoblasts compared to the wild-type cells2023

    • 著者名/発表者名
      Borgo Christian、Cesaro Luca、Hirota Tsuyoshi、Kuwata Keiko、D'Amore Claudio、Ruppert Thomas、Blatnik Renata、Salvi Mauro、Pinna Lorenzo A.
    • 雑誌名

      Open Biology

      巻: 13 号: 2 ページ: 220220-220220

    • DOI

      10.1098/rsob.220220

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phosphorylation of RNA Polymerase II by CDKC;2 Maintains the Arabidopsis Circadian Clock Period2022

    • 著者名/発表者名
      Uehara Takahiro N、Nonoyama Takashi、Taki Kyomi、Kuwata Keiko、Sato Ayato、Fujimoto Kazuhiro J、Hirota Tsuyoshi、Matsuo Hiromi、Maeda Akari E、Ono Azusa、Takahara Tomoaki T、Tsutsui Hiroki、Suzuki Takamasa、Yanai Takeshi、Kay Steve A、Itami Kenichiro、Kinoshita Toshinori、Yamaguchi Junichiro、Nakamichi Norihito
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 63 号: 4 ページ: 450-462

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac011

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cell-Based Phenotypic Screens to Discover Circadian Clock-Modulating Compounds2022

    • 著者名/発表者名
      Hatori Megumi、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2482 ページ: 95-104

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2249-0_6

    • ISBN
      9781071622483, 9781071622490
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CRY2 isoform selectivity of a circadian clock modulator with antiglioblastoma efficacy2022

    • 著者名/発表者名
      Miller Simon、Kesherwani Manish、Chan Priscilla、Nagai Yoshiko、Yagi Moeri、Cope Jamie、Tama Florence、Kay Steve A.、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 40

    • DOI

      10.1073/pnas.2203936119

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A methylbenzimidazole derivative regulates mammalian circadian rhythms by targeting Cryptochrome proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Yagi Moeri、Miller Simon、Nagai Yoshiko、Inuki Shinsuke、Sato Ayato、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      F1000Research

      巻: 11 ページ: 1016-1016

    • DOI

      10.12688/f1000research.124658.2

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 概日時計の分子機構をケミカルバイオロジーで紐解く2022

    • 著者名/発表者名
      松田 智宏、廣田 毅
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 60 ページ: 212-214

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and Chemical Biology Approaches Reveal Isoform-Selective Mechanisms of Ligand Interactions in Mammalian Cryptochromes2022

    • 著者名/発表者名
      Miller Simon、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13 ページ: 837280-837280

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.837280

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 体内時計のケミカルバイオロジー研究と創薬の可能性2021

    • 著者名/発表者名
      廣田 毅、松田 智宏
    • 雑誌名

      MEDCHEM NEWS

      巻: 31 号: 2 ページ: 62-67

    • DOI

      10.14894/medchem.31.2_62

    • NAID

      130008033651

    • ISSN
      2432-8618, 2432-8626
    • 年月日
      2021-05-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effects of Cryptochrome-modulating compounds on circadian behavioral rhythms in zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      Iida M, Nakane Y, Yoshimura T, Hirota T
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: Sep 号: 5 ページ: 501-507

    • DOI

      10.1093/jb/mvab096

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reversible modulation of circadian time with chronophotopharmacology2021

    • 著者名/発表者名
      Kolarski Dusan、Mir-Vinyals Carla、Sugiyama Akiko、Srivastava Ashutosh、Ono Daisuke、Nagai Yoshiko、Iida Mui、Itami Kenichiro、Tama Florence、Szymanski Wiktor、Hirota Tsuyoshi、Feringa Ben L.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 3164-3164

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23301-x

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural differences in the FAD-binding pockets and lid loops of mammalian CRY1 and CRY2 for isoform-selective regulation2021

    • 著者名/発表者名
      Miller Simon、Srivastava Ashutosh、Nagai Yoshiko、Aikawa Yoshiki、Tama Florence、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 26

    • DOI

      10.1073/pnas.2026191118

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modulation of circadian clock by crude drug extracts used in Japanese Kampo medicine2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang M, Kobayashi K, Atsumi H, Katada Y, Nakane Y, Chen J, Nagano R, Kadofusa N, Nishiwaki-Ohkawa T, Kon N, Hirota T, Sato A, Makino T, Yoshimura T
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 21038-21038

    • DOI

      10.1038/s41598-021-00499-w

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 概日時計を標的とした化合物と創薬の最前線2021

    • 著者名/発表者名
      飯田 夢惟、廣田 毅
    • 雑誌名

      Medical Science Digest

      巻: 47 ページ: 23-25

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Structural insights into isoform-selective regulators of mammalian Cryptochromes2021

    • 著者名/発表者名
      Miller Simon、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      SPring-8 /SACLA Research Frontiers 2020

      巻: - ページ: 22-23

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reductive stability evaluation of 6-azopurine photoswitches for the regulation of CKIα activity and circadian rhythms2021

    • 著者名/発表者名
      Kolarski Dusan、Sugiyama Akiko、Rodat Theo、Schulte Albert、Peifer Christian、Itami Kenichiro、Hirota Tsuyoshi、Feringa Ben L.、Szymanski Wiktor
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 19 号: 10 ページ: 2312-2321

    • DOI

      10.1039/d1ob00014d

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparing the efficacy and selectivity of Ck2 inhibitors. A phosphoproteomics approach2021

    • 著者名/発表者名
      Borgo Christian、Cesaro Luca、Hirota Tsuyoshi、Kuwata Keiko、D’Amore Claudio、Ruppert Thomas、Blatnik Renata、Salvi Mauro、Pinna Lorenzo A.
    • 雑誌名

      European Journal of Medicinal Chemistry

      巻: 214 ページ: 113217-113217

    • DOI

      10.1016/j.ejmech.2021.113217

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photopharmacological Manipulation of Mammalian CRY1 for Regulation of the Circadian Clock2021

    • 著者名/発表者名
      Kolarski Dusan、Miller Simon、Oshima Tsuyoshi、Nagai Yoshiko、Aoki Yugo、Kobauri Piermichele、Srivastava Ashutosh、Sugiyama Akiko、Amaike Kazuma、Sato Ayato、Tama Florence、Szymanski Wiktor、Feringa Ben L.、Itami Kenichiro、Hirota Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 号: 4 ページ: 2078-2087

    • DOI

      10.1021/jacs.0c12280

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 化合物を使って体内時計を操る2020

    • 著者名/発表者名
      松田 智宏、廣田 毅
    • 雑誌名

      化学

      巻: 75 ページ: 66-67

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 時計タンパク質CRYの機能制御化合物と構造ダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      廣田 毅
    • 学会等名
      1.日本睡眠学会第45回定期学術集会・第30回日本時間生物学会学術大会合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulation of mammalian Cryptochrome with small molecule compounds from in vitro to in vivo2022

    • 著者名/発表者名
      Hirota Tsuyoshi
    • 学会等名
      Sapporo Symposium on Biological Rhythm 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Isoform-selective compounds for mammalian CRY proteins2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Hirota
    • 学会等名
      5th Asian Forum on Chronobiology
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 低分子化合物を用いた概日時計タンパク質の機能制御の最先端2021

    • 著者名/発表者名
      廣田 毅
    • 学会等名
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 哺乳類の階層時計システムの理解に向けた時計タンパク質の調節化合物の開発2021

    • 著者名/発表者名
      廣田 毅
    • 学会等名
      第28回日本時間生物学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemical biology of the circadian clock and its potential to improve health2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Hirota
    • 学会等名
      The 94th Japanese Biochemical Society Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時計タンパク質に作用する低分子化合物の開発2020

    • 著者名/発表者名
      廣田 毅
    • 学会等名
      第41回日本臨床薬理学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] Chronobiology and Chronomedicine2024

    • 著者名/発表者名
      Cornelissen, G. and Hirota, T.
    • 総ページ数
      716
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781839162008
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] Circadian Clocks2022

    • 著者名/発表者名
      Hirota, T., Hatori, M., and Panda, S
    • 総ページ数
      429
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      9781071625767
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所Kay-廣田グループ

    • URL

      https://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/ja/kay-hirota_group/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所Kay-廣田グループ

    • URL

      http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/ja/kay-hirota_group/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-08-03   更新日: 2025-01-30  

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