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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Understanding the design principle of circadian oscillator in mammals through reconstitution

Research Project

Project/Area Number 25221004
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

上田 泰己  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (20373277)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 洲崎 悦生  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (10444803)
大出 晃士  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (40612122)
Project Period (FY) 2013-05-31 – 2018-03-31
Keywords概日振動 / リン酸化 / 温度補償性 / 自律発振機構 / 変異マウス作製
Outline of Annual Research Achievements

CKIδ/εの示す試験管内リン酸化活性の示す温度補償性を指標として、哺乳類概日振動体の堅牢性を理解する目標のもと、昨年度までに温度依存的なリン酸化産物と酵素の結合による温度補償メカニズムを提唱し、リン酸化産物との結合に重要なCKIδの残基、およびそれを阻害する低分子化合物をスクリーニングすることで、この機構が試験管内リン酸化反応の温度補償性に重要であることを示した。また、リン酸化産物との結合能を変化させた変異CKIδノックインマウスを作出した。
計画最終年度である本年度は、このノックインマウスの行動周期解析を完了し、変異CKIδノックインマウスでは、試験管内リン酸化反応速度変化に対応して行動リズムの周期長が著明に短縮することを見出した。さらに、温度を含む培養条件を調整できるマウス視交叉上核の長期培養系を用いて、このノックインマウスに由来する視交叉上核の概日分子振動の周期長は温度変化に対して感受性が増していることを実測した。加えて、CKIとは異なる類縁酵素に対して、CKIδから見出されたリン酸化産物結合ドメインを移植することで、リン酸化反応速度の温度補償性を、元来温度補償性を有しない酵素に対して付与することに成功した。これらの結果から、本計画研究で提唱した温度依存的なリン酸化産物と酵素の結合が、マウス個体における概日周期長および温度補償性に寄与すること、また、そのメカニズムが試験管内リン酸化反応で観測された温度補償性を成立させうることを構成的に示すことができた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2018 2017

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 13 results)

  • [Journal Article] A three-dimensional single-cell-resolution whole-brain atlas using CUBIC-X expansion microscopy and tissue clearing2018

    • Author(s)
      Murakami Tatsuya C.、Mano Tomoyuki、Saikawa Shu、Horiguchi Shuhei A.、Shigeta Daichi、Baba Kousuke、Sekiya Hiroshi、Shimizu Yoshihiro、Tanaka Kenji F.、Kiyonari Hiroshi、Iino Masamitsu、Mochizuki Hideki、Tainaka Kazuki、Ueda Hiroki R.
    • Journal Title

      Nature Neuroscience

      Volume: 21 Pages: 625~637

    • DOI

      10.1038/s41593-018-0109-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast and slow Ca 2+ -dependent hyperpolarization mechanisms connect membrane potential and sleep homeostasis2017

    • Author(s)
      Ode Koji L、Katsumata Takahiro、Tone Daisuke、Ueda Hiroki R
    • Journal Title

      Current Opinion in Neurobiology

      Volume: 44 Pages: 212~221

    • DOI

      10.1016/j.conb.2017.05.007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Next-generation mammalian genetics toward organism-level systems biology2017

    • Author(s)
      Susaki Etsuo A.、Ukai Hideki、Ueda Hiroki R.
    • Journal Title

      npj Systems Biology and Applications

      Volume: 3 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41540-017-0015-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Whole-Body Profiling of Cancer Metastasis with Single-Cell Resolution2017

    • Author(s)
      Kubota Shimpei I.、Takahashi Kei、Nishida Jun、Morishita Yasuyuki、Ehata Shogo、Tainaka Kazuki、Miyazono Kohei、Ueda Hiroki R.
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 20 Pages: 15

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.06.010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CUBIC pathology: three-dimensional imaging for pathological diagnosis2017

    • Author(s)
      Nojima Satoshi、Susaki Etsuo A.、Yoshida Kyotaro、Takemoto Hiroyoshi、Tsujimura Naoto、Iijima Shohei、Takachi Ko、Nakahara Yujiro、Tahara Shinichiro、Ohshima Kenji、Kurashige Masako、Hori Yumiko、Wada Naoki、Ikeda Jun-ichiro、Kumanogoh Atsushi、Morii Eiichi、Ueda Hiroki R.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: 9269

    • DOI

      10.1038/s41598-017-09117-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature-Sensitive Substrate and Product Binding Underlie Temperature-Compensated Phosphorylation in the Clock2017

    • Author(s)
      Shinohara Yuta、Koyama Yohei M.、Ukai-Tadenuma Maki、Hirokawa Takatsugu、Kikuchi Masaki、Yamada Rikuhiro G.、Ukai Hideki、Fujishima Hiroshi、Umehara Takashi、Tainaka Kazuki、Ueda Hiroki R.
    • Journal Title

      Molecular Cell

      Volume: 67 Pages: 783~798.e20

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2017.08.009

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design Principles of Phosphorylation-Dependent Timekeeping in Eukaryotic Circadian Clocks2017

    • Author(s)
      Ode Koji L.、Ueda Hiroki R.
    • Journal Title

      Cold Spring Habor Perspective in Biology

      Volume: - Pages: a028357~a028357

    • DOI

      10.1101/cshperspect.a028357

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Production of knock-in mice in a single generation from embryonic stem cells2017

    • Author(s)
      Ukai Hideki、Kiyonari Hiroshi、Ueda Hiroki R
    • Journal Title

      Nature Protocol

      Volume: 12 Pages: 2513~2530

    • DOI

      10.1038/nprot.2017.110

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Whole-body and whole-organ clearing and imaging with single-cell resolution2017

    • Author(s)
      Hiroki R. Ueda
    • Organizer
      The Optics in the Life Sciences Congress
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 全脳・全身透明化の先に見えるもの2017

    • Author(s)
      上田泰己
    • Organizer
      第60回日本歯周病学会春季学術大会
    • Invited
  • [Presentation] Whole-body and whole-organ clearing and imaging with single-cell resolution2017

    • Author(s)
      Hiroki R. Ueda
    • Organizer
      Joint Symposium on Bio-imaging between Japan and Singapore
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Whole-body and whole-organ clearing and imaging with single-cell resolution2017

    • Author(s)
      Hiroki R. Ueda
    • Organizer
      The 17th international European light microscopy initiative meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Whole-body and whole-organ clearing and imaging2017

    • Author(s)
      Hiroki R. Ueda
    • Organizer
      the ERA-EDTA meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Systems Biology of Mammalian Sleep/wake Cycles ~Involvement of Ca2+-Dependent Hyperpolarization in Sleep Duration in Mammals~2017

    • Author(s)
      Hiroki R. Ueda
    • Organizer
      the Asian Chronobiology forum and 2nd Biennial conference of Chinese Society of Biological Rhythms
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 睡眠覚醒におけるカルシウム依存的過分極機構の役割2017

    • Author(s)
      上田泰己
    • Organizer
      第42回日本睡眠学会
    • Invited
  • [Presentation] Towards system-level understanding of period-determining mechanisms in mammalian clock and sleep2017

    • Author(s)
      Hiroki R. Ueda
    • Organizer
      gordon research conference 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Systems biology of mammalian sleep/wake cycles: involvement of Ca2+- dependent hyperpolarization in sleep duration in mammals2017

    • Author(s)
      Hiroki R. Ueda
    • Organizer
      EBRS 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Systems Biology of Mammalian Sleep/wake Cycles2017

    • Author(s)
      Hiroki R. Ueda
    • Organizer
      ICSB 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 全身・全脳透明化の先に見えるもの2017

    • Author(s)
      上田泰己
    • Organizer
      CBI学会
    • Invited
  • [Presentation] 睡眠覚醒におけるカルシウム依存的過分極機構の役割2017

    • Author(s)
      上田泰己
    • Organizer
      日本時間生物学会
    • Invited
  • [Presentation] 睡眠覚醒におけるカルシウム依存的過分極機構の役割2017

    • Author(s)
      上田泰己
    • Organizer
      Conbio2017
    • Invited

URL: 

Published: 2018-12-17  

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