Elucidation of the role of circadian clock mechanisms in temperature sensing, temperature response and body temperature control in living organisms

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme
• Project/Area Number: 15H05933
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Doi Masao 京都大学, 薬学研究科, 教授 (20432578)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 体内時計 / 体温 / 時計遺伝子 / 睡眠

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the role of the circadian clock mechanism in temperature sensing, temperature response, and body temperature control in animals, we established a simple method of detecting temperature-dependent clock protein variation (Tainaka et al., Chronobiol Int 2018) and identified the G-protein-coupled receptor CALCR in the master circadian pacemaker in the brain as a component required for body temperature attenuation during napping (Doi et al., Nat Commun 2016; Goda & Doi et al., Genes Dev 2018). Furthermore, we developed mutant mice carrying a mutation only at the E′-box cis-element in the promoter region of the core clock gene Per2, and revealed, for the first time, the extent of the impact of the non-coding cis-element in daily maintenance of animal body temperature rhythmicity (Doi et al., Nat Commun 2019).

Free Research Field

生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでゲノムの非コード領域は細胞分化などの生物の発生や、進化などへの寄与が示されていたが、成長後の動的な生理的制御での役割が不明であった。本研究は、この問題に対し、独自に開発したシスエレメント点変異マウスを用いることにより、当該エレメントがマウス成体において体温の日内リズムを生み出すことを見出した。蛋白質をコードしないDNA配列の成体における役割を日々の体温制御レベルで明らかにした初めての成果といえる。本研究では、さらに、昼寝という特殊な時間帯の体温を制御する脳内分子CALCR を見出した。昼寝の生物学的意義がつかめぬ状況においてその解明につながる基礎体温調節機序を示すことができたといえる。