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正確な24時間リズムを生み出す時計タンパク質の安定化と分解のメカニズム

公募研究

研究領域ユビキチンネオバイオロジー:拡大するタンパク質制御システム
研究課題/領域番号 15H01173
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

深田 吉孝  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80165258)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードサーカディアンリズム / 生物時計 / CRY / タンパク質分解 / ユビキチン / USP7 / TDP-43 / UBE3A/E6AP
研究実績の概要

FBXL3とFBXL21は互いに最も近縁なF-box型E3リガーゼであるが、時計タンパク質CRYの分解促進と安定化という拮抗的な作用を示す。Fbxl3欠損マウスは行動リズム周期が約28時間と野生型に比べて顕著に長くなる一方で、Fbxl3とFbxl21との二重欠損マウスは恒暗条件で飼育すると徐々にリズム性を失う。このリズム性消失の原因を追究するため、本研究では二重欠損マウスから時計中枢である視交叉上核を単離し、高感度CCDカメラを用いて個々の細胞の生物リズムを連続測定した。この実験には、視交叉上核の各細胞の時計振動を可視化するために、PER2タンパク質とルシフェラーゼとを融合したノックインマウスを利用した。その結果、各ニューロンのロバストなリズムが脱同調しているというよりも、個々のニューロンの細胞リズムが顕著に減弱していることを見出した。このことから、FBXL3とFBXL21のCRYに対する拮抗的な作用は、1細胞レベルでの時計機能の維持に必須であると考えられた。
一方、時計関連転写因子であるDBPは著しい日内変動リズムを示し、時計機構の時刻シグナルをスイッチのようにオン・オフで切り替えることができる出力因子である。我々は、RNA-SeqやqRT-PCR法を用いてmRNAの著しいリズム性を確認し、特異的抗体を自作することにより、DBPタンパク質の顕著な日周変動も確認した。さらにChIP-Seq解析を行い、DBPのゲノムワイドな転写出力とそのリズムを明らかにした。また質量分析により、DBPのリン酸化部位とユビキチン化部位を決定すると共に、その相互作用分子を複数同定した。一方、DBPタンパク質はプロテアソームの阻害によって安定化することを示し、このDBP分解に関与するE2タンパク質とE3リガーゼの候補を絞り込んだ。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 体内時計によるADAR2を介したリズミックなA-to-I RNA編集とRNAリズムの出力制御2017

    • 著者名/発表者名
      寺嶋秀騎、深田吉孝
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 特集 時間生物学の新展開 時計タンパク質の翻訳後修飾による体内時計制御2016

    • 著者名/発表者名
      吉種光、深田吉孝
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 67 号: 6 ページ: 512-516

    • DOI

      10.11477/mf.2425200542

    • ISSN
      0370-9531, 1883-5503
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] USP7 and TDP-43: Pleiotropic regulation of Cryptochrome protein stability paces the oscillation of the mammalian circadian clock.2016

    • 著者名/発表者名
      Arisa Hirano, Tomoki Nakagawa, Hikari Yoshitane, Masaaki Oyama, Hiroko Kozuka-Hata, Darin Lanjakornsiripoan, and Yoshitaka Fukada
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 11 号: 4 ページ: e0154263-e0154263

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0154263

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] SCOP/PHLPP1β in the basolateral amygdala regulates circadian expression of mouse anxiety-like behavior.2016

    • 著者名/発表者名
      Jun J. Nakano, Kimiko Shimizu, Shigeki Shimba, Yoshitaka Fukada
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 33500-33500

    • DOI

      10.1038/srep33500

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] SCOP/PHLPP1β mediates circadian regulation of long-term recongnition memory.2016

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Shimizu, Yodai Kobayashi, Erika Nakatsuji, Shigeki Shimba, Maya Yamazaki, Kenji Sakimura and Yoshitaka Fukada.
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 7 号: 1 ページ: 12926-12926

    • DOI

      10.1038/ng.3731

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ユビキチン化酵素FBXL3 とFBXL21が概日時計振動を安定に維持する作用機序2017

    • 著者名/発表者名
      野辺 加織、吉種 光、深田 吉孝
    • 学会等名
      時間生物フォーラム東京2017
    • 発表場所
      東京大学(東京都 文京区)
    • 年月日
      2017-02-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A-to-I RNA編集酵素は体内時計からの出力リズムの鍵分子である2016

    • 著者名/発表者名
      野辺 加織、吉種 光、平野 有沙、深田 吉孝
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県 横浜市)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ユビキチン化を介したCRYタンパク質の安定性の制御機構.2016

    • 著者名/発表者名
      野辺 加織、吉種 光、中川 智貴、平野 有紗、弓本 佳苗、中山 敬一、深田 吉孝
    • 学会等名
      時間生物フォーラム東京2016
    • 発表場所
      早稲田大学 ( 東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 時計タンパク質と時計遺伝子による24時間リズムの形成機構.2016

    • 著者名/発表者名
      深田 吉孝
    • 学会等名
      北陸実験動物研究会 第52回研究会
    • 発表場所
      金沢医科大学病院 ( 石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-02-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体高分子のリズミックな修飾が時を刻み、刻まれた時が修飾リズムをつくる.2016

    • 著者名/発表者名
      深田 吉孝
    • 学会等名
      「生命活動を生体高分子への修飾から俯瞰する」2015年度第1回研究会
    • 発表場所
      国際高等研究所 ( 京都府木津川市)
    • 年月日
      2016-02-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Moleculer mechanism for CRY protein stabilization through FBXL21-mediated ubiquitination.2015

    • 著者名/発表者名
      野辺 加織、吉種 光、平野 有沙、中川 智貴、弓本 佳苗、中山 敬一、深田吉 孝
    • 学会等名
      第22回日本時間生物学会学術大会
    • 発表場所
      東京大学 ( 東京都文京区)
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Pleiotropic regulation of Cryptochrome protein stability paces the oscillation of the mammalian circadian clock.2015

    • 著者名/発表者名
      中川 智貴、平野 有沙、吉種 光、尾山 大明、秦 裕子、ランジャコーンシリパン ダーリン 、深田 吉孝
    • 学会等名
      第22回日本時間生物学会学術大会
    • 発表場所
      東京大学 ( 東京都文京区)
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 体内時計をマウス脳や組織細胞で可視化すると見えてくる時計タンパク質の凄技.2015

    • 著者名/発表者名
      深田吉孝
    • 学会等名
      第246回生理学東京談話会
    • 発表場所
      東邦大 学( 東京都大田区)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Post-translational Modifications of Clock Proteins Bolster Circadian Rhythms.2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Fukada
    • 学会等名
      14th International Congress on Amimo Acids, Peptides and Proteins
    • 発表場所
      Universitat Wien ( Osterreich Wien)
    • 年月日
      2015-08-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 概日リズム.『動物学の百科事典』2017

    • 著者名/発表者名
      小島大輔、深田吉孝(日本動物学会 監修)
    • 出版者
      丸善出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 松果体の光受容.『光と生命の事典』2016

    • 著者名/発表者名
      深田吉孝(日本光生物学協会 光と生命の事典 編集委員会 編)
    • 総ページ数
      436
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 概日時計の発振メカニズムと時計蛋白質の翻訳後修飾.『ブルーライト テキストブック』2016

    • 著者名/発表者名
      吉種光、深田吉孝( 坪田 一男 編)
    • 総ページ数
      230
    • 出版者
      金原出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 深田研究室

    • URL

      http://www.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/fukada-lab/index-j.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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