1998 年度実績報告書

脳に存在する生物時計細胞のリアルタイム追跡と光情報伝達機構

研究課題

研究課題/領域番号	10169213
研究機関	東京大学
研究代表者	岡野俊行東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40272471)
研究分担者	深田吉孝東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80165258)
キーワード	松果体 / ピノプシン / 光受容 / G蛋白質 / 蛍光イメージング / 生物時計 / 光周性 / ロドプシン
研究概要	交付申請書に記載の研究実施計画に沿って研究を進め、以下の知見を得た。【概日時計細胞の時刻情報可視化】顕微鏡観察下において連続的に灌流培養しながらニワトリ松果体細胞・ラット視交叉上核細胞を分散培養するシステムを完成した。次に個々の細胞の時刻を蛍光強度として検出するため、転写量が日周変動するマウスper1遺伝子のプロモーター領域をクローニングした。この下流に短寿命型GFPの遺伝子(d2EGFP)を繋ぎレポーターコンストラクトを作製した。【時計や光応答に関連する遺伝子の単離】松果体細胞を用いたディファレンシャルディスプレイ解析を行い、時刻依存的に転写される遺伝子を探索した。その結果、分子シャペロンの一種であるHSP90遺伝子の転写量が日周変動することを見出した。【松果体・脳深部の光情報伝達経路と時計発振系の解析】ニワトリ松果体Gαの全一次構造決定に続いて、松果体のG蛋白質が光受容蛋白質ピノプシンと共存すること、Gt_1αおよびG_<11>αが光刺激依存的に光受容蛋白質から解離することを明らかにした。これらのことから、Gt_1を介した既知の光情報伝達経路の他に、G_<11>αを介した全く新しい経路が存在することが強く示唆された。これと並行して、概日時計への光入力系にチロシンリン酸化蛋白質が関与している可能性を検討した。その結果、松果体MAPキナーゼが光刺激の直後に脱リン酸化されること、さらにMAPキナーゼのチロシンリン酸化量および活性は恒暗条件下においても概日リズムを示すことがわかった。また、MEKの阻害剤(PD98059)を培養松果体に投与すると、概日時計の位相シフトが観察された。これらのことから、MAPキナーゼは概日時計を構成する分子であり、MAPキナーゼの活性化・不活性化のサイクルは、概日時計が駆動するために必要であることが明らかになった。

研究成果

(22件)

すべてその他

すべて文献書誌 (22件)

[文献書誌] Mizusawa,Kanta: "Molecular cloning and characterization of a cDNA encoding the retinal arylalkylamine N-acetyltransferase of the rainbow trout,Oncorhynchus mykiss." Zool.Sci.15. 345-351 (1998)
[文献書誌] Matsuda,Takahiko: "Specific isoprenyl group linked to transducin gamma-subunit is a determinant of unique signaling properties among G proteins." Biochemistry. 37. 9843-9850 (1998)
[文献書誌] Yamao,Mikaru: "Differentiation of pinopsin-immunoreactive cells in the developing quail pineal organ: in vivo and in vitro immunohistochemical study." Cell Tissue Res.(in press).
[文献書誌] 深田吉孝: "生物時計の駆動と位相調節の機構" 化学と生物. 136. 420-422 (1998)
[文献書誌] 小島大輔: "視物質の進化から見た色覚" 医学のあゆみ. 186. 175-179 (1998)
[文献書誌] 深田吉孝: "生物時計と脳内光受容" 自律神経. 35. 263-270 (1998)
[文献書誌] 深田吉孝: "概日時計の位相をコントロールする光センサー" 遺伝. 6-7 (1998)
[文献書誌] 岡野俊行: "脳内光レセプター" 生物物理. (印刷中).
[文献書誌] 笠原和起: "時計細胞の時刻を可視化する" バイオイメージング. (印刷中).
[文献書誌] 深田吉孝: "脂質共有結合による蛋白質機能調節" 蛋白質・核酸・酵素. (印刷中).
[文献書誌] 萩原健一: "脂肪酸アシル化およびイソプレニル化による蛋白質機能の調節" 蛋白質・核酸・酵素. (印刷中).
[文献書誌] Okano,Toshiyuki: "Light perception and circadian rhythm.(分担執筆)" Hokkaido University Press,Sapporo (in press),
[文献書誌] Okano,Toshiyuki: "Photoreceptors in pineal gland and brain in: ″Methods in Enzymology″" Academic Press (in press),
[文献書誌] Kojima,Daisuke: "Light perception and circadian rhythm.(分担執筆)" John Wiley & Sons,Chichester,UK (in press),
[文献書誌] Matsuda,Takahiko: "Functional analysis of farnesylation and methylation of transducin. in: ″Methods in Enzymology″" Academic Press (in press),
[文献書誌] 深田吉孝: "視覚異常症.図説・分子病態学・改訂2版(分担執筆)" 中外医学社, 6 (1998)
[文献書誌] 深田吉孝: "松果体の光受容.『生物時計の分子生物学』(分担執筆)" シュプリンガーフェアラーク東京, 12 (1999)
[文献書誌] 深田吉孝: "脳内光受容タンパク質ピノプシン『光シグナルトランスダクション』" シュプリンガーフェアラーク東京(印刷中),
[文献書誌] 深田吉孝: "視細胞の光信号伝達を担うG蛋白質『光シグナルトランスダクション』" シュプリンガーフェアラーク東京(印刷中),
[文献書誌] 深田吉孝: "光を感じる脳.『生き物はどのように世界を見ているか』" 学会出版センター(印刷中),
[文献書誌] 深田吉孝: "7回膜貫通型/G蛋白質共役レセプター/RGS『細胞内シグナル伝達』改訂第2版" 羊土社(印刷中),
[文献書誌] 深田吉孝: "視細胞トランスデューシン.生物薬科科学実験講座IV-4巻『生体膜の構造と機能〜GTP結合蛋白質と膜酵素活性〜』" 廣川書店(印刷中),

1998 年度 実績報告書

脳に存在する生物時計細胞のリアルタイム追跡と光情報伝達機構

研究代表者

岡野 俊行 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40272471)

研究成果

[文献書誌] Mizusawa,Kanta: "Molecular cloning and characterization of a cDNA encoding the retinal arylalkylamine N-acetyltransferase of the rainbow trout,Oncorhynchus mykiss." Zool.Sci.15. 345-351 (1998)

[文献書誌] Matsuda,Takahiko: "Specific isoprenyl group linked to transducin gamma-subunit is a determinant of unique signaling properties among G proteins." Biochemistry. 37. 9843-9850 (1998)

[文献書誌] Yamao,Mikaru: "Differentiation of pinopsin-immunoreactive cells in the developing quail pineal organ: in vivo and in vitro immunohistochemical study." Cell Tissue Res.(in press).

[文献書誌] 深田吉孝: "生物時計の駆動と位相調節の機構" 化学と生物. 136. 420-422 (1998)

[文献書誌] 小島大輔: "視物質の進化から見た色覚" 医学のあゆみ. 186. 175-179 (1998)

[文献書誌] 深田吉孝: "生物時計と脳内光受容" 自律神経. 35. 263-270 (1998)

[文献書誌] 深田吉孝: "概日時計の位相をコントロールする光センサー" 遺伝. 6-7 (1998)

[文献書誌] 岡野俊行: "脳内光レセプター" 生物物理. (印刷中).

[文献書誌] 笠原和起: "時計細胞の時刻を可視化する" バイオイメージング. (印刷中).

[文献書誌] 深田吉孝: "脂質共有結合による蛋白質機能調節" 蛋白質・核酸・酵素. (印刷中).

[文献書誌] 萩原健一: "脂肪酸アシル化およびイソプレニル化による蛋白質機能の調節" 蛋白質・核酸・酵素. (印刷中).

[文献書誌] Okano,Toshiyuki: "Light perception and circadian rhythm.(分担執筆)" Hokkaido University Press,Sapporo (in press),

[文献書誌] Okano,Toshiyuki: "Photoreceptors in pineal gland and brain in: ″Methods in Enzymology″" Academic Press (in press),

[文献書誌] Kojima,Daisuke: "Light perception and circadian rhythm.(分担執筆)" John Wiley & Sons,Chichester,UK (in press),

[文献書誌] Matsuda,Takahiko: "Functional analysis of farnesylation and methylation of transducin. in: ″Methods in Enzymology″" Academic Press (in press),

[文献書誌] 深田吉孝: "視覚異常症.図説・分子病態学・改訂2版(分担執筆)" 中外医学社, 6 (1998)

[文献書誌] 深田吉孝: "松果体の光受容.『生物時計の分子生物学』(分担執筆)" シュプリンガーフェアラーク東京, 12 (1999)

[文献書誌] 深田吉孝: "脳内光受容タンパク質ピノプシン『光シグナルトランスダクション』" シュプリンガーフェアラーク東京(印刷中),

[文献書誌] 深田吉孝: "視細胞の光信号伝達を担うG蛋白質『光シグナルトランスダクション』" シュプリンガーフェアラーク東京(印刷中),

[文献書誌] 深田吉孝: "光を感じる脳.『生き物はどのように世界を見ているか』" 学会出版センター(印刷中),

[文献書誌] 深田吉孝: "7回膜貫通型/G蛋白質共役レセプター/RGS『細胞内シグナル伝達』改訂第2版" 羊土社(印刷中),

[文献書誌] 深田吉孝: "視細胞トランスデューシン.生物薬科科学実験講座IV-4巻『生体膜の構造と機能〜GTP結合蛋白質と膜酵素活性〜』" 廣川書店(印刷中),

1998 年度実績報告書

岡野俊行東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40272471)