多振動体時計の統合:時計遺伝子のinvivo-exvivoイメージング

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21390064
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境生理学(含体力医学・栄養生理学)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本間 さと 北海道大学, 大学院・医学研究科, 特任教授 (20142713)
• 連携研究者: 浜田 俊幸 北海道大学, 大学院・医学研究科, 特任講師 (20360208) ; 仲村 朋子 (吉川 朋子) 北海道大学, 大学院・医学研究科, 特任助教 (30451397) ; 西出 真也 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教 (40451398) ; 榎木 亮介 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教 (00528341)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 生体リズム / 時計遺伝子 / イメージング / ルシフェラーゼ / 視交叉上核

研究概要

本研究は、多振動体階層構造をもつ中枢時計、視交叉上核(SCN)における振動細胞カップリングによる概日周期発振メカニズムの解明を目的とし、培養SCN発光イメージング、細胞内カルシウム網羅的解析、時計遺伝子発現と膜電位の同時計測などのexvivoの長期連続計測と無麻酔無拘束動物における時計遺伝子発現invivo計測システムを開発し、同調因子の入力から生理機能出力に至る過程を検討した。その結果、日長変化に応じて行動開始、終了位相を制御するSCN内の3振動体の局在、すべてのSCN細胞における部位特異的細胞内Ca++リズムの存在、神経性連絡による背側-腹側間リズム結合を明らかにした。さらに、中枢時計内振動細胞ネットワークが離乳頃に成獣型に移行し、その形成に時計遺伝子Cryが必須であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Cryptochromes are critical for the development of coherent circadian rhythms in the mouse suprachiasmatic nucleus (2013)
  • 著者名/発表者名: Ono D, Honma S, and Honma K
  • 雑誌名: Nat. Comm 巻: (in press)
  • DOI: doi:10.1038/ncomms2670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast synchronous oscillations of firing rate in cultured rat suprachiasmatic nucleus neurons:possible role in circadian synchronization in the intact nucleus (2013)
  • 著者名/発表者名: Kononenko NI, Honma K and Honma S
  • 雑誌名: Neurosci. Res 巻: 75 ページ: 218-227
  • DOI: doi:10.1016/j.neures.2013.01.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Daily exposure to cold phase-shifts circadian clock of neonatal rat in vivo (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa T, Matsuno A, Yamanaka Y, Nishide S, Honma S and Honma K
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci 巻: 37 ページ: 491-497
  • DOI: doi:10.1111/ejn.12052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential responses of circadian Per2 expression rhythms in discrete brain areas to daily injection of methamphetamine and restricted feeding in rats (2013)
  • 著者名/発表者名: Natsubori A, Honnma K and Honma S
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci 巻: 37 ページ: 251-258
  • DOI: doi:10.1111/ejn.12034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological specificity and hierarchical network of the circadian calcium rhythm in the suprachiasmatic nucleus (2012)
  • 著者名/発表者名: Enoki R, Kuroda S, Ono C, Hasan MT, Honma S, Ueda T and Honma K
  • 雑誌名: Proc.Natl. Acad.Sci USA 巻: 109 ページ: 21498-21503
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1214415110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human blood metabolite timetable indicates internal body time (2012)
  • 著者名/発表者名: Kasukawa T, Sugimoto M, Hida A, Minami Y, Mori M, Honma S, Honma K, Mishima K, Soga T, Ueda HR
  • 雑誌名: Proc.Natl. Acad. Sci. U.S.A 巻: 109(37) ページ: 15036-41
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1207768109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suprachiasmatic nucleus: cellular clocks and networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Ono D, Suzuki Y, Inagaki N, Yoshikawa T, Nakamura W and Honma K
  • 雑誌名: In Progress in Brain Res 巻: 199 ページ: 129-141
  • DOI: doi:10.1016/B978-0-444-59427-3.00029-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-cell resolution fluorescence imaging of circadian rhythms detected with a Nipkow spinning disk confocal system (2012)
  • 著者名/発表者名: Enoki R, Ono D, Hasan MT, Honma S and Honma K
  • 雑誌名: J Neurosci Methods 巻: 202 ページ: 72-29
  • DOI: doi:10.1016/j.jneumeth.2012.03.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] JNK regulates the photic response of the mammalian circadian clock (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshitane H, Honma S, Imamura K, Nakajima H, Nishide S, Ono D, Kiyota H, Shinozaki N, Matsuki H, Wada N, Doi H, Hamada T, Honma K and Fukada Y
  • 雑誌名: EMBO Report 巻: 13 ページ: 455-561
  • DOI: doi:10.1038/embor.2012.37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchronized ATP oscillations have a critical role in prechondrogenic condensation during chondrogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kwon HJ, Ohmiya Y, Honma K-I, Honma S, Nagai T, Saito K, and Yasuda K
  • 雑誌名: Cell Death and Disease 巻: 3 ページ: e278
  • DOI: doi:10.1038/cddis.2012.20
  • 査読あり
• [雑誌論文] De novo synthesis of PERIOD initiates circadian oscillation in cultured mouse suprachiasmatic nucleus after prolongedinhibition of protein synthesis by cycloheximide (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishide S, Ono D, Yamada Y, Honma S and Honma K
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 35 ページ: 291-299
  • DOI: doi:10.1111/j.1460-9568.2011.07952.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of basic helix-loop-helix transcription factors Dec1 and Dec2 by RORα and their roles in adipogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki N, Noshiro M, Kawamoto T, Nakashima A, Honda K, Fukuzaki-Dohi U, Honma S, Fujimoto K, Tanimoto K, Tanne K and Kato, Y
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 17 ページ: 109-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light responsiveness of clock genes, Per1 and Per2, in the olfactory bulb of mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Hamada T, Honma S and Honma K
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 409 ページ: 727-731
  • DOI: doi:10.1016/j.bbrc.2011.05.076
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical exercise accelerates re-entrainment of human sleep-wake cycle but not of plasma melatonin rhythm to 8 h phase-advanced sleep schedule (2011)
  • 著者名/発表者名: YamanakaY, Hashimoto S, Tanahashi Y, Nishide S, Honma S, and Honma K
  • 雑誌名: Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 巻: 298 ページ: R681-691
  • DOI: doi:10.1152/ajpregu.00345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of circadian rhythm andlight-induced suppression of pineal melatonin levels in Cry1 and Cry2 double-deficient mice (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Y, Suzuki Y, Todo T, Honma K andHonma S
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 15 ページ: 1063-1071
  • DOI: doi:10.1111/j.1365-2443.2010.01443.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multichannel perfusion culture bioluminescence reporter system for long-term detection in living cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Enomoto T, Takahashi M, Honma S, Honma K, Ohmiya Y
  • 雑誌名: Anal. Biochem 巻: 402 ページ: 107-109
  • DOI: doi:10.1016/j.ab.2010.03.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-sustained circadian rhythm in cultured humanmononuclear cells isolated from peripheral blood (2010)
  • 著者名/発表者名: Ebisawa T, Numazawa K, Shimada H, IzutsubH, Sasaki T, Kato N, Tokunaga K, Akio Mori A, Honma K, Honma S, Shibata S
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 66 ページ: 223-227
  • DOI: doi:10.1016/j.neures.2009.10.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] The liver X receptors (LXRα and LXRβ) are potent regulators for hepatic Dec1 expression (2009)
  • 著者名/発表者名: Noshiro M, Usui E, Kawamoto T, Sato F, Nakashima A, Ueshima T, Honda K, Fujimoto K, Honma S, Honma K, Makishima M and Kato Y
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 14 ページ: 29-40
  • DOI: doi:10.1111/j.1365-2443
  • 査読あり
• [学会発表] Multi-oscillator System of Mammalian Circadian Clock (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S. Natsubori A, Honma K
  • 学会等名: Symposium "Molecular and cellular mechanisms of circadian clock and sleep", Asian Society for Sleep Research
  • 発表場所: Taipei International Convention Center, Taiwan
  • 年月日: 20121130-1202
• [学会発表] Monitoring the circadian clock'stick; multiple hands for multiple functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: 4th International Symposium on Photonic Bioimaging
  • 発表場所: Hokkaido University Conference Center
  • 年月日: 20120916-17
• [学会発表] Suprachiasmatic nucleus output couplings. Suprachiasmatic Structure Workshop (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Society for Research on Biological Rhythms Biannual meeting 2012
  • 発表場所: Sandestin Golf and Beach Resort, USA
  • 年月日: 20120519-24
• [学会発表] Signal integration of circadian neuronal networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Society for Research on Biological Rhythms Biannual Meeting 2012
  • 発表場所: Sandestin Golf and Beach Resort, USA
  • 年月日: 20120519-24
• [学会発表] Continuous monitoring of circadian clock' s tick in the suprachiasmatic neurons (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: International Syposium on Frontiers in Sleep and Biological Rhythms' Research
  • 発表場所: Dokuz Eylul University Izmir,Turkey
  • 年月日: 20120430-0502
• [学会発表] Single cell neuronal clocks and regional pacemakers in the suprachiasmatic nucleus (2011)
  • 著者名/発表者名: Honma, S
  • 学会等名: International Symposium on Photonic Bioimaging
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Sapporo
  • 年月日: 20111021-23
• [学会発表] Mammalian circadian clocks detecting morning light and evening lights (2011)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Yoshikawa T and Honma K
  • 学会等名: 6th World congress of the World Sleep Federation
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto
  • 年月日: 20111015-20
• [学会発表] Animal models of human sleep-wake cycle: non-SCN circadian behavior rhythms in rodents (2011)
  • 著者名/発表者名: Kameyama A, Honma S., Honma K
  • 学会等名: 6th World congress of the World Sleep Federation
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto
  • 年月日: 20111015-20
• [学会発表] Effect of scheduled physical exercise on re-entrainment of human circadian rhythms to 8 h advanced sleep schedule in isolation facility (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Y, Hashimoto S, Honma S. and Honma K
  • 学会等名: 6th World Congress of the World Sleep Federation
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto
  • 年月日: 20111015-20
• [学会発表] Suprachiasmatic nucleus: cellular clocks and networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: 12th Congress of European Society for Biological Rhythm
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 20110820-26
• [学会発表] Network vs single neuronal rhythms in the SCN. (2011)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Symposium:Molecular and network properties of the suprachiasmatic nucleus, the 3rd World Congress of Chronobiology
  • 発表場所: Cultural Center BUAP, Puebra, Mexico
  • 年月日: 20110505-09
• [学会発表] Cellular rhythms and oscillatory networks in the suprachiasmatic nucleus (2011)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Workshop: Emergence of circadian rhythms from the central pacemaker and beyond
  • 発表場所: Institute of Theoretical Biology, Humboldt University, Germany
  • 年月日: 2011-08-15
• [学会発表] Panel Discussion "Neurophysiology and humoral regulation of sleep" (2010)
  • 著者名/発表者名: Honma S. and Honma K. Animal model of human sleep-wake rhythm
  • 学会等名: The 11th Congress of Turkish Sleep Society
  • 発表場所: Maritim Pine Beach Resort, Antalya, Turkey
  • 年月日: 20101106-10
• [学会発表] Assessing multi-oscillator mammalian clock using mice with clock gene mutation (2010)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Lorenz Center Workshop, Assembling multi-cellular Circadian Pacemaker
  • 発表場所: Lorenz Center, Leiden, The Netherlands
  • 年月日: 20100816-20
• [学会発表] Rapid shift of social schedule induces an internal desynchronization between sleep-wake cycle and plasma melatonin rhythms (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Y, Hashimoto S, Nakamura K, Tanahashi Y, Nishide S, Yamada Y, Honma S and Honma
  • 学会等名: The 1st ASRS Summit and Symposium of Asia Oceania Sleep Research and Sleep
  • 発表場所: Medicine in Okinawa Bankoku Sniryokan, Okinawa
  • 年月日: 20091030-1101
• [学会発表] Seasonality in sleep and wakefulness (2009)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Yoshikawa T, and Honma,K
  • 学会等名: The6th Congress of Asian Sleep Research Society
  • 発表場所: Osaka Convention Center, Osakka
  • 年月日: 20091024-27
• [学会発表] Circadian firing rhythms in Cry1/Cry2 double-deficient mice in the cultured suprachiasmatic nucleus (2009)
  • 著者名/発表者名: Ono D, Honma S, and Honma K
  • 学会等名: IXth European Congress on Biological Rhythms, Univ
  • 発表場所: Strasbourg, Strasbourg, France
  • 年月日: 20090822-28
• [学会発表] Nonphotic time cues phase-dependently accelerate phase-shifts of mouse peripheral clocks (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Y, Honma S, and Honma K
  • 学会等名: IXth European Congress on Biological Rhythms, Univ
  • 発表場所: Strasbourg, Strasbourg, France
  • 年月日: 20090822-28
• [学会発表] Non-photic time cues and animal life: photic cue is not almighty. IXth European Congress on Biological Rhythms, Univ (2009)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Strasbourg
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 20090822-28
• [学会発表] Clock for all seasons composed of functionally heterogenous SCN cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Honma S. Yoshikawa T, and Honma,K
  • 学会等名: International Symposium on Biological Rhythms
  • 発表場所: Hokkaido University Conference Hall, Sapporo
  • 年月日: 20090801-04
• [学会発表] Clock mechanisms in mammals encoding photoperiods (2009)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Yoshikawa T, Tokumaru N, and Honma,K
  • 学会等名: IUPS 2009
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto
  • 年月日: 20090728-0801
• [学会発表] Photic regulation of phase and tau; adaptive role of a kinase in the SCN (2009)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Gordon Conference on Chronobiology, Salve Regina Collage
  • 発表場所: New Port, USA
  • 年月日: 20090719-24
• [学会発表] Bioluminescence imaging for assessing heterogeneous cell functions in the central circadian clock (2009)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: the 3rd Symposium for Research Center for Cooperative Projects of Hokkaido University Graduate School of Medicine, Hokkaido Univ
  • 発表場所: Conference Center, Sapporo
  • 年月日: 20090313-14
• [図書] 中枢時計の分子生物学 DOJIN SCIENCE SERIES 02「時間生物学」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 総ページ数: 55-65
  • 出版者: 海老原史樹文、吉村崇(編)化学同人
• [図書] 嗅球の体内時計と嗅覚刺激の作用、体内時計の科学と産業応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浜田俊幸、本間さと、本間研一
  • 総ページ数: 117-124
  • 出版者: 柴田重信監修、シーエムシー出版
• [図書] Tamaki N. Kuge Y eds "Molecular Imaging for Integrated Medical Therapy and Drug Development" Springer, Tokyo (2010)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Yoshikawa T, Nishide S, Ono D and Honma K
  • 総ページ数: 189-196
  • 出版者: Bioluminescent imaging for assessing heterogeneous cell functions in the mammalian central circadian clock
• [図書] 環境応答-概日リズムからだと光の事典 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 総ページ数: 281-285
  • 出版者: 太陽紫外線防御研究委員会編集朝倉書店
• [図書] Editor-in-Chief: LR. Squire, New Encyclopedia of Neuroscience, Elsevier (2009)
  • 著者名/発表者名: Honma S and Honma K
  • 総ページ数: 843-847
  • 出版者: Single cell neuronal circadian clocks
• [図書] 視交叉上核と光周性光周性の分子生物学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉川朋子、本間さと
  • 総ページ数: 159-168
  • 出版者: 海老原史樹文,伊澤毅編シュプリンガー・ジャパン、東京
• [備考]
  • URL: http://www.hucc.hokudai.ac.jp/~a10071/
• [産業財産権] ターゲット位置追跡装置およびターゲット発光検出装置 (2010)
  • 発明者名: 石川正純、浜田俊幸、本間研一、本間さと、ケネス・リー・サザーランド
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-245624
  • 出願年月日: 2010-11-01