生物振動の発生とその多元的展開:生体機能の時間的組織化と複雑系

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07357001
• 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: 柴田 重信 早稲田大学, 人間科学部, 助教授 (10162629) ; 近藤 孝男 名古屋大学, 理学部, 教授 (10124223) ; 金子 邦彦 東京大学, 教養部, 教授 (30177513) ; 海老原 史樹文 名古屋大学, 農学部, 助教授 (50135331) ; 上田 哲夫 名古屋大学, 大学院・人間情報学研究科, 教授 (20113524)
• キーワード: 時計遺伝子 / 転写調節 / 視物質 / 光同調 / 振動共役 / 時計機能 / 多因子 / 複雑振動

研究概要

以下の4つの研究項目について企画調査を行い、その結果に基づき、平成9年度発足重点領域研究に研究領域名「生物時計の分子機構:細胞振動から時計機能への展開」(領域代表:本間研一)として申請した。
1 サーカディアン振動の分子機構
時計遺伝子がクローニングされている3つの生物種を対象に、時計遺伝子とその産物である時計蛋白質の機能解析を行うことが重要である。その際、遺伝子転写-翻訳-蛋白合成-点転写調節のフィードバック・ループがサーカディアン振動の基本にあるとする仮説を念頭に置き、安定したリズムの再構築を計る。
2 光同調の分子機構
細胞内振動は光同調によって時計としての機能を発揮する。光同調の分子機構を解明することは時計機構の解明につながる重要な研究課題である。単一細胞内に振動系と光同調系を兼ね備えた時計細胞と振動系と光同調系が分化している生物時計を対象に、光情報伝達系の分子機構を明らかにする。
3 高次時計機能への展開
季節変動への対応や他の振動系への入力のように、高度な時計機能を可能にしているのは、個々の振動細胞が集合して形成する多振動体構造である。その背後には、振動共役の機能をもつ特異な細胞間コミュニケーションがあり、その分子機構を解明することは高次時計機能の理解に重要である。
4 生物振動と複雑系数理
生物は遺伝子により表現可能な構造と機能が決定されている。しかし、各遺伝子により発現される因子の総体として捉えられる生命現象は、個々の因子の運動理論とは異なる理論をもつ。多因子が関与しているサーカディアン振動の運動法則を新しい複雑系科学の理論と方法論を用いて記述する。

研究成果

• [文献書誌] Honma.K.,et al.: "Differential effects of bright light and social cues on reentrainment of human circadian rhythms." Am.J.Physiol.268. R528-R535 (1995)
• [文献書誌] Aoki.S.,et al.: "Circadian rhythm of dnak gene expression in cyanobacteria Synechocystis sp.PCC 6803" J.Bacteriol.177. 5606-5611 (1995)
• [文献書誌] Sadakane.Y.,et al.: "Synthesis of mRNA is required for light-induced phase shifting of circadian conidiation rhythm in Neurospora crassa." Plant & Cell Physiol.36. 473-480 (1995)
• [文献書誌] Ueda,T: "Spatio-temporal dynamics of glycolysis and cellular metabolism:toward in telligence by non-linear chemical processes." Sensors and Materials.7. 1-11 (1995)
• [文献書誌] Adachi,A.,et al.: "Measurement of circadian rhythms of ocular melatonin in the pigeon by in vivo microdialysis." NeruroReport,. 7(1996 in press).
• [文献書誌] Shibata,S.,et al.: "Atenuating effect of bifemelane on an impairment of mealtime-associated activity rhythm in old and MK-801-treated rats." Pharmacol.Biochem.Behav.50. 207-210 (1995)
• [文献書誌] Honma,S.et al.: "Phase-dependent phase shift of methamphetamine-induced circadian rhythm by haloperidol in SCN-lesioned rats." Brain Research.674. 283-290 (1995)
• [文献書誌] Yukizane,M.,et al.: "Neural pathways involved in mutual interactions between optic lobe circadian pacemakers in the cricket Gryllus bimaculatus." J.Comp.Physiol.A.176. 601-610 (1995)