ゾウリムシ生物時計機構におけるエネルギー伝達系・情報伝達系間相互作用

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02680223
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 長谷川 建治 北里大学, 医学部, 講師 (80050558)
• キーワード: 生物時計 / ゾウリムシ / 行動 / ミトコンドリア / cAMP / cGMP / Ca^<2+>イオン / PKA

研究概要

1.生物時計によって制御されるゾウリムシの接合が、フィードバックして時計周期を変調すること、を明らかにした。接合は、細胞同士が直接接触する比較的強い相互作用であり、直接他の細胞の生物時計に影響を与える細胞間相互作用として始めて発見されたものである。これによって、従来考えられてきた生物時計における「入力系→自律振動系→出力系」と表される一方的な情報伝達流は誤りであることが明らかになった。このことは、時計周期に影響を与えるものが必ずしも時計の自律振動系に直接関与していないことを示唆するもので、生物時計の分子機構を考える上では重要なことである。
2.前年度迄に確認はされていたが、(1)ゾウリムシ単一個体は日中真っ直ぐ速く泳ぎ夜間盛んに方向変換しながらゆっくり泳ぐこと、(2)cAMP(cGMP)濃度は日中濃くなり夜間は薄くなること、を組織的な研究によって明確なものにした。既に我々は、静止膜電位は日中深い陰極性を示し、夜間は浅い陰極性を示すこと、を明らかにしている。一方最近ゾウリムシにおいて、アデニル酸シクラーゼがcAMPの合成酵素であると同時にK^+チャンネルとしての役割も果たし、そのチャンネル部位を通過してのK^+イオンの細胞外流出がcAMP合成を促進するとすること、が明らかにされた。我々の測定結果を総合すると、アデニル酸シクラーゼ活性の概日変化が、ゾウリムシの行動・電気生理・cAMPの生化学を直接制御していること、が示唆される。
3.そのほか、protein kinase Aの活性が、cAMP濃度とほぼ平衡して変化すること、蛍光色素INDO-1によって、ゾウリムシ細胞内Ca^<2+>イオンが日中は小胞体(液胞と考えられる)に濃縮されて存在し、夜間は薄くであるが細胞全体に分布していること、などを確かめた。

研究成果

• [文献書誌] Hasegawa,K.et al: "An output governed by the circadian clock can modulate its period length in the population of Paramecium" Neurosci.Res.17. S278-278 (1992)
• [文献書誌] Hasegawa,K.: "Dynamics of second messengers mediating light-induced phase shifts of the parameciua circadian pacemaker." Photochem.Photobiol.11th Internat.Congr.Abstract. 353-353 (1992)
• [文献書誌] Hasegawa,K.: "Photopigments of the primordial visual system" Photochem.Photobiol.11th Internat.Congr.Abstract. 353-353 (1992)
• [文献書誌] 長谷川 建治: "生物物理学的機構・ゾウリムシ" 時間生物学ハンドブック(千葉喜彦、高橋清久編集). 172-180 (1991)
• [文献書誌] 田中舘 明博: "研究法" 時間生物学ハンドブック(千葉喜彦、高橋清久編集). 504-542 (1991)
• [文献書誌] HASEGAWA,K.: "Circadian locomotor activity in an isolated cell of Paramecium." Chronobiology:Its Role in Clincal General Biology,.Medicine,and Agriculture,Part B(Eds,D.K.Hayes,J.E.Pauly and R.J.Reiter)Wiley-Liss,New York. 707-715 (1990)
• [文献書誌] 長谷川 建治: "タンパクシツの合成(物理学辞典:西川哲治監修)" 培風館, (1992)
• [文献書誌] 長谷川 建治: "染色体(物理学辞典::西川哲治監修)" 培風館, (1992)