生物学的測時機構の系統的解析 Systematic Analysis of Biological Timing

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05044141
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本間 研一 北海道大学, 医学部, 教授 (40113625)
• 研究分担者: FRED W.Turek ノースウエスタン大学, 理学部, 教授 ; MICHAEL Youn ロックフェラー大学, ハワードヒューズ研究所, 教授 ; JOSEPH Takah ノースウエスタン大学, 神経科学研究所, 助教授 ; MICHAEL O.Th ヴァージニア大学, 医学部, 教授 ; MICHAEL Mena ヴァージニア大学, 理学部, 教授 ; GENE D.Block ヴァージニア大学, 理学部, 教授 ; 柴田 重信 九州大学, 薬学部, 助手 (10162629) ; 海老原 史樹文 名古屋大学, 農学部, 助教授 (50135331) ; 高橋 清久 国立精神神経センター, 武蔵病院, 副院長 (30073076) ; 本間 さと 北海道大学, 医学部, 助教授 (20142713) ; 井上 慎一 三菱化成生命科学研究所, 分子生物学部門, 主任研究員 ; 中島 秀明 岡山大学, 理学部, 教授 (70142007) ; 青木 清 上智大学, 生命科学研究所, 教授 (70101029) ; 千葉 喜彦 山口大学, 理学部, 教授 (30004310)
• キーワード: 生物学的測時機構 / 概日リズム / 時計遺伝子 / 光同調 / 視交差上核 / 睡眠覚醒リズム / 振動共役 / 進化

研究概要

1)共同研究の実施
平成5年8月26〜27日札幌市において、本年度国際共同研究に向けての日本研究者による打ち合わせが行われた。同年11月28日〜12月12日に米ヴァージニア大学、ノースウエスタン大学、ロックフェラ-大学で共同研究が行われた。
2)研究実績
(1)生物振動の分子生物学的機構:マウス(J.Takahashi)、アカパンカビ(中島)で新しい時計変異種が分離された。また、生物振動に特定遺伝子の転写、翻訳、蛋白生合成の各過程が関与していることが示された(M.Young)。また、光による振動調節にも蛋白合成が関与していることが示唆された(井上)。
(2)生物振動をもちいた測時機構:概日振動が1個のニューロンの静止膜電位で初めて示され、Caイオンチャンネルの関与が強く示唆された(G.Block)。多細胞生物では、複数の振動ニューロンの相互作用により、より安定した振動機構が形成されること(千葉)、振動体間の相互作用の変化によっても測時機能に大きな変化が生じること(M.Menaker)が示された。また哺乳類では、概日振動の調節に重要な光が複数の伝達物質を介して作用していること(柴田)、その光作用は特殊な視細胞を介していること(海老原)が示された。
(3)測時機構の調節機序:概日性測時機構の光同調では、両生類(青木)や鳥類(海老原)ではメラトニンが、哺乳類では興奮性アミノ酸(篠原)の重要性が示された。さらに、ヒト睡眠覚醒リズムの動物モデルとしてメトアンフェタミン処置ラットが提唱され(本間さと)、ヒトでは測時機構の光による位相調節機序(本間研一)、同調不全と睡眠障害との因果関係(高橋)、成長ホルモンの変周期調節(M.Thorner)が示された。

研究成果

• [文献書誌] Honma,Ken-ichi: "Prefeeding increase in paraventricular noradrenaline release is regulated by a feeding-associated rhythm in rats." American J.Physiology. (in press). (1994)
• [文献書誌] Chiba,Yoshihiko: "Analysis of postembryonic development of locomotor activity rhythm by corpora allata implantation in the cricket Gryllus bimaculatus." Comp.Biochem.Physiol.106A. 43-48 (1993)
• [文献書誌] Aoki,Kiyoshi: "The effects of pinealectomy and blinding on the circadian locomotor activity rhythm in the Japanese newt,Cynops pyrohogaster." J.Comp.Physiology. A172. 683-691 (1993)
• [文献書誌] Nakashima,Hideaki: "Effects of temperature on the circadian onidiation rhythm of temperature-sensitive mutants of Neurospora crass." Plant&Cell Physiology. (in press). (1994)
• [文献書誌] Inouye,Shin-ichi: "Processing of photic information within the inter late leaflet of the lateral geniculate body:assessed by neuropeptide Y immunoreactivity in the suprachiasmatic nucleus of rats." Neuroscience. 56. 813-822 (1993)
• [文献書誌] Honma,Sato (eds)V.M.Kumar,et al.: "SCN-independent rhythms induced by methamphetamine:an animal model of sleep-wakefulness rhythm." Sleep-wakefulness. 78-84 (1993)
• [文献書誌] Takahashi,Kiyohisa: "Periodic mother deprivation during the light period reversed the phase of serotonin N-acetyltransferase activity rhythm of the pineal gland in rat pups." Pharmacol.Biochem.Behav.46 (in press). (1993)
• [文献書誌] Ebihara,Shizufumi: "Application of in vivo microdialysis to pineal research in birds:measurement of circadian rhythms of melatonin." BioSystems. (in press). (1994)
• [文献書誌] Shibata,Shigenobu: "Effect of somatostatin on ciradian rhythms of firing and 2-deoxyglucose uptake in rat suprachiasmatic slices." American J.Physiology. 265. R1199-R1204 (1994)
• [文献書誌] Gene,Block: "Circadian rhythm in membrane conductance expressed in isolated neurons." Science. 259. 237 (1993)
• [文献書誌] Michael,Menaker: "Effects of imipramine on circadian rhythms in the golden hamster." Pharmacol.Biochem.Behav.(1993)
• [文献書誌] Michael,Thorner: "A low dose euglycemic infusion of recombinant human insulin-like growth factor I repidly suppress fasting-enhanced pulsatile growth hormone secretion in humans." J.Clin.Invest.91. 2453-2462 (1993)
• [文献書誌] Fred,Turek: "A cholinergic antagonist,mecamylamine,blocks light-induced-fos immunoreactivity in specific regions of the hamster suprachiasmatic nucleus." Brain Research. 615. 107-112 (1993)
• [文献書誌] Joseph,Takahashi: "Regulation of CREB phosphorylation in the suprachiasmaticnucleus by light and a circadian clock." Science. 260. 238-241 (1993)
• [文献書誌] Michael,Young: "Single amino acid substitutions of EGF-like elements on notch and delta modify Drosophila development and affectcell adhesion in vitro." Neuron. 9. 847-859 (1992)