ＳＣＮジーンプロジェクトによる生体リズムの分子機構の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24240058
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岡村 均 京都大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (60158813)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 視交叉上核 / DNAマイクロアレイ / ノックアウトマウス / 生体リズム / ペプチド / 受容体

研究概要

SCN-Gene Project による視交叉上核からのリズム遺伝子の探索を行った。具体的には、マウス視交叉上核のAffimetrix DNA microarray によるスクリーニングの後、視交叉上核での発現を定量形態学的にin situ hybridization の手法で確認し、視交叉上核に強く発現する遺伝子を得て、続いて、ノックアウトマウスの作成および行動解析によるリズム異常を来たすものを同定する。このプロジェクトにより、V1a受容体、V1b受容体、低分子量Gタンパク質、電位依存性カルシウムチャネル制御因子のノックアウトマウスを作製した。そのうち、V1a-/-V1b-/-マウスに時差を与えると、V1a-/-V1b-/-マウスは瞬時に新しい明暗位相に変位した（野生型マウスでは時差是正に10日要する）。単独V1a-/-マウスや、単独V1b-/-マウスでは、時差同調時間は、野生型マウスとV1a-/-V1b-/-マウスの中間の値を示すので、V1aとV1bの両遺伝子とも時差形成に関与すると考えられる。この遺伝子以外に、このプロジェクトで得られた遺伝子は、機能未知の低分子量Gタンパク質があり、このノックアウトマウスは外界の明暗周期にうまく同調できないなどの異常な行動リズムが認められた。続いて、視交叉上核にメチル化抑制剤を投与すると、リズム周期が延長することが解明された。この分子機構を解明するため、細胞系でリズムを観察したところ、RNAメチル化の関与が強く疑われた。具体的には、mRNAのアデノシンN6位のメチル化RNA Methyl-6-adenosine(m6A)がリズムの周期に関与していることが解明された（Cell 2013）。この新しいエピトランスクリプトームによる制御のさらなる解明が望まれる。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

SCN-Gene Projectにより得られた、V1aV1b受容体ノックアウトマウスでは、明暗環境を変化させたときに生じる時差が完全に消失することを明らかにし、2013年Science誌に掲載された。この分子は、時差の分子メカニズムとしては世界初の成果である。今後、バソプレッシンV1aV1bシグナル伝達の時差発生の詳細なシグナル伝達の分子メカニズムを、RNA,タンパク質レベルの制御機構を含め解明するとともに、新たな時差スクリーニングを開始して時差関連分子を同定し、時差の全貌解明を目指す。

今後の研究の推進方策

このプロジェクトで進行中の課題に、機能未知の低分子量Gタンパク質、カルシウムシグナル制御物質がある。これらの物質はすでにノックアウトマウスが完成しており、今後、詳細な生体リズムの解析を行ない、これら物質の生体リズム生成、修飾への働きを明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Mice genetically deficient in vasopressin V1a and V1b receptors are resistant to jet lag (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Y, Suzuki T, Mizoro Y, Kori H, Okada K, Chen Y, Fustin JM, Yamazaki F, Mizuguchi N, Zhang J, Dong X, Tsujimoto G, Okuno Y, Doi M, Okamura H.
  • 雑誌名: Science 巻: 342 ページ: 85-90
  • DOI: 10.1126/science.1238599
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA-methylation-dependent RNA processing controls the speed of the circadian clock (2013)
  • 著者名/発表者名: Fustin JM, Doi M, Yamaguchi Y, Hayashi H, Nishimura S, Yoshida M, Isagawa T, Suimye-Morioka M, Kakeya H, Manabe I, Okamura H.
  • 雑誌名: Cell 巻: 155 ページ: 793-806
  • DOI: 10.1016/j.cell.2013.10.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経インパルスからホルモンへの時間変換機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口賀章, 岡村均
  • 雑誌名: 日本臨床 巻: 71 ページ: 705-710
• [雑誌論文] 概日時計システムの分子機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡村均
  • 雑誌名: 日本臨床 巻: 71 ページ: 2062-2067
• [学会発表] New inter- and intracellular regulations of the circadian pacemaker (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Okamura
  • 学会等名: The 2014 Meeting of the Society for Research on Biological Rhythms
  • 発表場所: Big Sky (Montana、米国）
  • 年月日: 20140614-20140618
  • 招待講演
• [学会発表] クロノメタボリズム：時間相の医学生物学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡村均
  • 学会等名: 第51回日本臨床分子医学会学術集会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 年月日: 20140411-20140412
  • 招待講演
• [備考] 時差ボケしないマウスの開発に成功－シフトワーカーの時差症候群治療薬の開発に期待－
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013_1/131004_1.htm
• [備考] エピトランスクリプトームの生理学的意義の解明 －リズム形成にはメチル化RNAが主役－
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013_1/131108_1.htm