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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Chrono-proteinology: principle and design for protein timers

Administrative Group

Project AreaChrono-proteinology: principle and design for protein timers
Project/Area Number 21H05129
Research InstitutionTokyo Metropolitan Institute of Medical Science

Principal Investigator

吉種 光  公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, 副参事研究員 (70569920)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松尾 拓哉  名古屋大学, 遺伝子実験施設, 講師 (00452201)
大出 晃士  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (40612122)
村中 智明  名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 助教 (50761938)
向山 厚  分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (80647446)
戸田 浩史  筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (80862010)
八木田 和弘  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90324920)
Project Period (FY) 2021-08-23 – 2024-03-31
Keywords生化学 / 質量分析 / リン酸化 / タンパク質
Outline of Annual Research Achievements

本領域では、分子間相互作用・翻訳後修飾・酵素活性・立体構造変化などのタンパク質ダイナミクスに着目し、時間情報を持った、または「時」を生み出すような生命現象を直接的に駆動するタンパク質の物性を理解する。研究項目A01では、様々な種の真核生物において核や転写リズムのない条件においても約24時間周期で変動する現象を探索し、異種間で時計タンパク質を相互移植してもリズムを刻む(クロノフォーミングできる)条件を決定する。A02では、除核カサノリで生み出されるリズム現象の分子メカニズムを追求する。A03では、ATPase活性に着目して「時」を生み出す分子実体の同定を目指す。A04では、タンパク質の凝集活性(LLPS 能)と睡眠誘導活性の相関を調べ、これを操ることを目指す。以上の解析を通じて、タンパク質ダイナミクスこそが生物種を超えた、そして生命現象すら超越した「時」を生み出す本質であることを示す。
本領域計画が目指す「時を測るタンパク質特性の理解」に向けて、タンパク質ダイナミクスのリズム検出には質量分析装置による大規模な解析が不可欠である。この保守費用を総括予算で負担した。また、領域内での共同研究を加速させるため、共同研究目的に限り、その研究実施に必要な費用をサポートした。初年度に作成した領域ホームページを定期的に更新しているが、この維持費用を負担した。対面での領域会議を兼ねて日本生化学会と共催でシンポジウムを開催した。さらに、学術変革領域B「パラメトリク翻訳」との合同領域会議を兼ねて、都医学研シンポジウムをハイブリッド形式で開催するなど、対外的に領域の存在をアピールした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究実績の概要に記述したように当初の計画が順調に進展していることに加えて、若手を中心に集結した本領域メンバーは、この領域採択を足がかりに独立ポストを獲得するべき重要なフェーズにある。そこで、本領域のもう一つの目標として、領域メンバーから研究室主催者を数多く排出することを掲げていた。初年度には、領域代表である吉種が東京大学の助教から東京都医学総合研究所のプロジェクトリーダーとなり、独立して研究室を主催することとなった。本年度には、A02の計画代表である松尾が、名古屋大学の講師から北里大学の教授として独立して研究室を主催することとなった。さらにA03の計画代表である向山が、分子研の助教から福島県立大学の准教授として独立して研究室を主催することとなった。このように本領域から新たに3つの研究室が生まれることとなった。これに加えて、A02の分担者である村中が、鹿児島大学の学振PDから名古屋大学の助教として栄転するなど、メンバーが順調に研究者としてステップアップすることができた。

Strategy for Future Research Activity

引き続き本総括予算においては、領域内での共同研究を加速させるため、共同研究目的に限り、その研究実施に必要な費用をサポートする。また、本領域計画が目指す「時を測るタンパク質特性の理解」に向けて、タンパク質ダイナミクスのリズム検出には質量分析装置による大規模な解析が不可欠である。この保守費用を総括予算で負担する。初年度には、領域ロゴと領域ホームページを作成したが、今後も研究成果やお知らせがあるたびに、定期的に更新を行う。また学会との共催シンポジウムの開催を積極的に受け入れ、領域の研究成果をアピールする。これら企画運営に関わる予算を総括予算で負担する。

  • Research Products

    (26 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 10 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 13 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] KAIST(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      KAIST
  • [Journal Article] A potential EARLY FLOWERING 3 homolog in Chlamydomonas is involved in the red/violet and blue light signaling pathways for the degradation of RHYTHM OF CHLOROPLAST 152022

    • Author(s)
      Gururaj Malavika、Ohmura Ayumi、Ozawa Mariko、Yamano Takashi、Fukuzawa Hideya、Matsuo Takuya
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 18 Pages: e1010449

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1010449

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Distinct phosphorylation states of mammalian CaMKIIβ control the induction and maintenance of sleep2022

    • Author(s)
      Tone D、Ode KL、Zhang Q、Fujishima H、Yamada RG、Nagashima Y、Matsumoto K、Wen Z、Yoshida SY、Mitani TT、Arisato Y、Ohno R、Ukai-Tadenuma M、Yoshida GJ、Kaneko M、Shi S、Ukai H、Miyamichi K、Okada T、Sumiyama K、Kiyonari H、Ueda HR
    • Journal Title

      PLOS Biology

      Volume: 20 Pages: e3001813

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3001813

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Rhythmic transcription of Bmal1 stabilizes the circadian timekeeping system in mammals2022

    • Author(s)
      Abe Yasuko O.、Yoshitane Hikari、Kim Dae Wook、Kawakami Satoshi、Koebis Michinori、Nakao Kazuki、Aiba Atsu、Kim Jae Kyoung、Fukada Yoshitaka
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 4652

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32326-9

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Highly sensitive tryptophan fluorescence probe for detecting rhythmic conformational changes of KaiC in the cyanobacterial circadian clock system2022

    • Author(s)
      Mukaiyama Atsushi、Furuike Yoshihiko、Yamashita Eiki、Akiyama Shuji
    • Journal Title

      Biochemical Journal

      Volume: 479 Pages: 1505~1515

    • DOI

      10.1042/BCJ20210544

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Circadian-period variation underlies the local adaptation of photoperiodism in the short-day plant Lemna aequinoctialis2022

    • Author(s)
      Muranaka Tomoaki、Ito Shogo、Kudoh Hiroshi、Oyama Tokitaka
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 25 Pages: 104634

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.104634

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Regulation mechanisms of the dual ATPase in KaiC2022

    • Author(s)
      Furuike Yoshihiko、Mukaiyama Atsushi、Koda Shin-ichi、Simon Damien、Ouyang Dongyan、Ito-Miwa Kumiko、Saito Shinji、Yamashita Eiki、Nishiwaki-Ohkawa Taeko、Terauchi Kazuki、Kondo Takao、Akiyama Shuji
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Pages: e2119627119

    • DOI

      10.1073/pnas.2119627119

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Slow and temperature-compensated autonomous disassembly of KaiB?KaiC complex2022

    • Author(s)
      Simon Damien、Mukaiyama Atsushi、Furuike Yoshihiko、Akiyama Shuji
    • Journal Title

      Biophysics and Physicobiology

      Volume: 19 Pages: 1-11

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v19.0008

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] mTOR-AKT Signaling in Cellular Clock Resetting Triggered by Osmotic Stress2022

    • Author(s)
      Yoshitane Hikari、Imamura Kiyomichi、Okubo Takenori、Otobe Yuta、Kawakami Satoshi、Ito Shunsuke、Takumi Toru、Hattori Kazuki、Naguro Isao、Ichijo Hidenori、Fukada Yoshitaka
    • Journal Title

      Antioxidants & Redox Signaling

      Volume: 37 Pages: 631~646

    • DOI

      10.1089/ars.2021.0059

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comprehensive Analysis Identified the Circadian Clock and Global Circadian Gene Expression in Human Corneal Endothelial Cells2022

    • Author(s)
      Nakai Hiroko、Tsuchiya Yoshiki、Koike Nobuya、Asano Taiki、Ueno Morio、Umemura Yasuhiro、Sasawaki Yuh、Ono Ryutaro、Hamuro Junji、Sotozono Chie、Yagita Kazuhiro
    • Journal Title

      Investigative Opthalmology & Visual Science

      Volume: 63 Pages: 16~16

    • DOI

      10.1167/iovs.63.5.16

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Elucidation of master allostery essential for circadian clock oscillation in cyanobacteria2022

    • Author(s)
      Furuike Yoshihiko、Mukaiyama Atsushi、Ouyang Dongyan、Ito-Miwa Kumiko、Simon Damien、Yamashita Eiki、Kondo Takao、Akiyama Shuji
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 8 Pages: eabm8990

    • DOI

      10.1126/sciadv.abm8990

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cross-scale analysis of temperature compensation in the cyanobacterial circadian clock system2022

    • Author(s)
      Furuike Yoshihiko、Ouyang Dongyan、Tominaga Taiki、Matsuo Tatsuhito、Mukaiyama Atsushi、Kawakita Yukinobu、Fujiwara Satoru、Akiyama Shuji
    • Journal Title

      Communications Physics

      Volume: 5 Pages: 75

    • DOI

      10.1038/s42005-022-00852-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 時計タンパク質の相互作用リズムと翻訳後修飾コード2023

    • Author(s)
      吉種光
    • Organizer
      第12回 都医学研シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 概日時計の発生と時計タンパク質動態2023

    • Author(s)
      八木田和弘
    • Organizer
      第12回 都医学研シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 周波数特性を備えたシアノバクテリア時計タンパク質の 分子機構解明2023

    • Author(s)
      向山厚
    • Organizer
      第12回 都医学研シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 巨大単細胞緑藻で探る1日を規定するタンパク質特性2023

    • Author(s)
      松尾拓哉
    • Organizer
      第12回 都医学研シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 睡眠誘引因子 Nemuri の複合体の理解2023

    • Author(s)
      戸田浩史
    • Organizer
      第12回 都医学研シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Circadian quartz: Implication for protein oscillator in mammalian circadian clockwork2022

    • Author(s)
      Hikari Yoshitane
    • Organizer
      Sapporo Symposium on Biological Rhythm
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Rhythmic transcription of Bmal1 stabilizes the circadian timekeeping system in mammals2022

    • Author(s)
      Hikari Yoshitane, Yasuko O. Abe, Dae W. Kim, Jae K. Kim and Yoshitaka Fukada
    • Organizer
      ヨーロッパ時間生物学会EBRS 2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 概日時計クオーツ:真核生物でもタンパク質振動子が自律振動する可能性2022

    • Author(s)
      吉種光
    • Organizer
      第29回 日本時間生物学会学術大会
    • Invited
  • [Presentation] 時間タンパク質学:時計タンパク質の相互作用リズムと翻訳後修飾コード2022

    • Author(s)
      吉種光
    • Organizer
      第95回 日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] 周波数特性を備えた時計タンパク質の分子起源とその進化2022

    • Author(s)
      向山厚
    • Organizer
      第95回 日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] カサノリ研究の再興:タンパク質ダイナミクスに基づいた概日システムの解明へ 向けて2022

    • Author(s)
      松尾拓哉
    • Organizer
      第95回 日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] CaMKIIβ酵素活性を介した睡眠覚醒サイクルの制御様式2022

    • Author(s)
      大出晃士
    • Organizer
      第95回 日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] 睡眠誘引因子「Nemuri」の物性の理解に向けて2022

    • Author(s)
      戸田浩史
    • Organizer
      第95回 日本生化学会大会
    • Invited
  • [Remarks] 領域HP

    • URL

      https://chronoproteinology.org

URL: 

Published: 2023-12-25  

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