2018 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリアを介した体内時計ニューロンの制御メカニズム
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16H04651
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
池田 真行 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (10288053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 正明 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80232198)
森岡 絵里 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 助教 (80756122)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 体内時計 / ミトコンドリア / 細胞内カルシウム / 時計遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、ヒト網膜色素上皮細胞モデル（hRPE-YC細胞）やショウジョウバエを用いて、LETM1ノックダウンの評価を行い、ATP産生に対する有意な抑制作用等を観察した。また、LETM1ノックダウンを施した視交叉上核（SCN）ニューロンのBmal1転写リズムが減衰することも観察した。さらに、hRPE-YC細胞において、ミトコンドリア内Ca2＋インジケーター（Rod-2AM）とケージドCa2+（NP-EGTA-AM）を用いて、UVフォトリシス実験を行い、細胞質Ca2+を人為的に増加させた場合に、ミトコンドリアが取り込むCa2＋を評価した。その結果、LETM1ノックダウンがミトコンドリアのCa2＋取り込みを半減させることを明らかにした。次年度（最終年）の研究仕上げに向けて、さらにミトコンドリアのCa2＋取り込みに概日リズムがみられるのかどうかについて、hRPE-YC細胞およびSCNニューロンの双方で研究を進めており、それらのプリリミナリーな結果については、シンポジウム発表を行っている。
キイロショウジョウバエの細胞内代謝やミトコンドリアの働きに大きな影響を及ぼすことが知られている細胞内共生細菌（Wolbachia）が、Per-lucをはじめとする実験系統に広く感染していることを突き止め、その除菌系統のリズム解析を行った。その結果、除菌により末梢時計振動が大きく減衰することを観察した。キイロショウジョウバエの概日リズムはノーベル賞対象となった種々の研究結果も含め、細胞内共生の影響下にあることが考えられる。この成果は、本研究分野に及ぼすインパクトが大きいことから、速報性の高い電子ジャーナル（Scientific Reports誌）に報告を行ったところ、各所から結果の詳細について問い合わせを受けている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究により、評価モデル細胞の確立に関し２編の国際原著論文（Scientific Reports 7: 44175, 2017; Frontiers in Endocrinology 9: 108, 2018）を発表しており、さらに１報の論文を投稿準備中である。また、昨年度はキイロショウジョウバエの細胞内代謝やミトコンドリアの働きに大きな影響を及ぼすことが知られている細胞内共生細菌（Wolbachia）が、体内時計システムに大きな影響を及ぼすことを世界に先駆けて報告（Scientific Reports 8:15432, 2018）するなど、研究は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までの研究で、LETM1が時計細胞のミトコンドリアのCa2+/H+トランスポートに実際に関与することを突き止めており、ショウジョウバエのノックダウン系統では行動リズムが変調することも突き止めている。最終年では、hRPE-YC細胞、キイロショウジョウバエ時計ニューロン、あるいはSCNニューロンのそれぞれにおいて、概日時刻に依存したミトコンドリアCa2＋取り込みが存在するのかについて解析を行う。また、単離ミトコンドリア内へのCa2＋取り込みについても評価を行う予定である。これらの結果を集大成として一本の学術論文にまとめる予定である。
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