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2020 年度 実績報告書

概日時計細胞間の接続様式とその役割

研究課題

研究課題/領域番号 19H03265
研究機関岡山大学

研究代表者

吉井 大志  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (50611357)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード概日時計 / 体内時計 / キイロショウジョウバエ / 時間生物学
研究実績の概要

多くの生物は約24時間周期の環境変化を予測するために、概日時計を持っている。動物においては行動、生理、代謝、内分泌など含む、非常に広範囲の活動に24時間の周期性が観察される。その概日時計の中枢は脳に存在する複数の神経細胞群(時計細胞)であることが分かっている。キイロショウジョウバエにおいては、時計細胞の正確な数が同定されており、時計細胞間の神経ネットワークは非常に注目度の高い研究である。
キイロショウジョウバエ概日時計の時計細胞間ネットワークを明らかにするために、本年度はpdf、CCHa1突然変異体、またそれら二重変異体の解析を行った。抗体を用いた免疫染色により、pdf変異体、CCHa1変異体、二重変異体では、時計タンパク質の発現量が変化することが明らかになった。これにより、予定通り、概日時計の出力因子が、概日時計本体にどのような影響を及ぼすのかを明らかにすることができた。また、それら概日時計の出力因子の突然変異体と時計遺伝子の突然変異体の二重変異体を作製することで、概日時計が停止した状態における出力因子の役割についても研究を進めることができた。初年度から継続していた時計細胞特異GAL4系統の探索がひと段落して、研究をまとめることができた。現在Split-GAL4系統の作製に取り組んでいる。それぞれの研究結果の一部は、Sekiguchi et al., 2020, J Biol Rhythms、Herrero et al., 2020, Curr Biol 、Fernandez-Chiappe et al., 2020, J Neurosciで報告した。その他、時計遺伝子発現リズムを可視化するための、新規生物発光レポーター系統の作製に取り組んだ。系統の確立は完了したが、イメージングを行うまでには到達していない。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

予定通りに研究が進んだ部分は、概日時計の出力因子の突然変異体の行動解析と時計タンパク質の発現量解析である。行動解析においては予想していない結果も取得できており、今後の研究につながるものであった。タンパク質定量解析は非常に長い期間実験を行うため、なかなかデータが出にくいが、最終的には予定通りの所まで進めることができた。GAL4系統の探索は研究論文として終了することができて、これも予定通りと言える。
一方で、新型コロナウイルスの影響もあり、時計遺伝子発現リズムや神経活性のリアルタイムイメージングは途中で止まってしまった。実験機器の故障もあり、当初予定していた所まではたどり着くことはできなかった。次年度も継続して取り組む予定である。

今後の研究の推進方策

GAL4系統の探索が終了し、Trans-Tango法などを用いた時計細胞間の接続様式を明らかにする研究を進めて行く。すでに共同研究として進めている部分もあることから、本年度中に論文作成にたどり着くことは可能であろう。それから、時計細胞間の生理的接続の研究を進めて行く予定である。cAMPイメージングやCaイメージングなどの実験はすでに開始しているものの、意味のあるデータは取得できていない。新型コロナウイルスの影響もあるので、難しいところでもあるが、できる範囲で進めて行く予定である。生物発光を用いたシステムでは機器の故障があり、思ったように進めて行けてないが、バックアップとして用意していた免疫染色を用いた実験は進んでいるので、それを最後まで進めながら、生物発光のシステムの確立を着実に前進させたい。行動リズムの解析も継続して行う予定であるが、この部分は予定よりも進んでいるところなので、計画以上の進展をさせていくつもりである。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件)

  • [国際共同研究] 北京大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      北京大学
  • [国際共同研究] Fundacion Instituto Leloir(アルゼンチン)

    • 国名
      アルゼンチン
    • 外国機関名
      Fundacion Instituto Leloir
  • [国際共同研究] University of Wurzburg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Wurzburg
  • [雑誌論文] Amplitude of circadian rhythms becomes weaken in the north, but there is no cline in the period of rhythm in a beetle2021

    • 著者名/発表者名
      Abe Masato S.、Matsumura Kentarou、Yoshii Taishi、Miyatake Takahisa
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 ページ: 0245115~0245115

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0245115

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dopamine Signaling in Wake-Promoting Clock Neurons Is Not Required for the Normal Regulation of Sleep in Drosophila2020

    • 著者名/発表者名
      Fernandez-Chiappe Florencia、Hermann-Luibl Christiane、Peteranderl Alina、Reinhard Nils、Senthilan Pingkalai R.、Hieke Marie、Selcho Mareike、Yoshii Taishi、Shafer Orie T.、Muraro Nara I.、Helfrich-Forster Charlotte
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 40 ページ: 9617~9633

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.1488-20.2020

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Coupling Neuropeptide Levels to Structural Plasticity in Drosophila Clock Neurons2020

    • 著者名/発表者名
      Herrero Anastasia、Yoshii Taishi、Ispizua Juan Ignacio、Colque Carina、Veenstra Jan A.、Muraro Nara I.、Ceriani Maria Fernanda
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 30 ページ: 3154~3166

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.06.009

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Genetic variation and phenotypic plasticity in circadian rhythms in an armed beetle, Gnatocerus cornutus (Tenebrionidae)2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Kentarou、Abe Masato S、Sharma Manmohan D、Hosken David J、Yoshii Taishi、Miyatake Takahisa
    • 雑誌名

      Biological Journal of the Linnean Society

      巻: 130 ページ: 34~40

    • DOI

      10.1093/biolinnean/blaa016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Catalog of GAL4 Drivers for Labeling and Manipulating Circadian Clock Neurons in Drosophila melanogaster2020

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi Manabu、Inoue Kotaro、Yang Tian、Luo Dong-Gen、Yoshii Taishi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Rhythms

      巻: 35 ページ: 207~213

    • DOI

      10.1177/0748730419895154

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ショウジョウバエ概日時計の神経ネットワーク2020

    • 著者名/発表者名
      関口学・吉井大志
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 52 ページ: 38~41

  • [雑誌論文] ショウジョウバエの概日リズムは生存に重要か?2020

    • 著者名/発表者名
      吉井大志
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 55 ページ: 31~32

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公開日: 2021-12-27  

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