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脳を知る 脳内光受容とサーカディアンリズム

研究報告コード R990004309
掲載日 2001年2月6日
研究者
  • 深田 吉孝
研究者所属機関
  • 東京大学大学院理学系研究科
研究機関
  • 東京大学大学院理学系研究科
報告名称 脳を知る 脳内光受容とサーカディアンリズム
報告概要 多くの脊椎動物は脳内の視床下部や松果体に光感受性を持ち、光を感知して生物時計の時刻あわせ(位相同調)を行う。これら組織には光受容能とともに、睡眠・覚醒や行動や体温変化などの一日のリズム(概日リズム)を制御する概日時計がある。また、季節性の繁殖行動をする動物では、季節性の生殖応答を制御する光周性(季節性日長変化の識別)の光センサが脳深部に存在する。本研究では、概日時計の光同調と光周性の脳深部光受容を中心に、刺激としての光が生物の脳内に起こす生理的変化の分子メカニズム解析を扱った。この3年間の成果として、概日リズムの光位相同調や光周性を支配すると考えられる新たな脳内光受容蛋白質を数種同定した。また、脳内の時計細胞においてMAPキナーゼ活性が日周変化することを見出し、MAPキナーゼが概日リズムの発振系において極めて重要な役割を果たしていることを発見した。さらに、新規の時訂遺伝子Bmal2を同定した。
研究分野
  • 生物科学研究法一般
  • 生物学的機能
  • 動物学研究法
  • 動物生理一般
  • 感覚
関連発表論文 (1) Yoko Takanaka, Toshiyuki Okano, Masayuki Iigo and Yoshitaka Fukada: Light-dependent expression of pinopsin gene in chicken pineal gland. J. Neurochem., 70, 908-913 (1998).
(2) Yasutaka Wada, Toshiyuki Okano, Akihito Adachi, Shizufumi Ebihara and Yoshitaka Fukada: Identification of rhodopsin in the pigeon deep brain. FEBS Lett., 424, 53-56 (1998).
(3) Tomoko Yoshikawa, Toshiyuki Okano, Tadashi Oishi and Yoshitaka Fukada: A deep brain photoreceptive molecule in the toad hypothalamus. FEBS Lett., 424, 69-72 (1998).
(4) Kanta Mizusawa, Masayuki Iigo, Hiroaki Suetake, Yasutoshi Yoshiura, Koichiro Gen, Kiyoshi Kikuchi, Toshiyuki Okano, Yoshitaka Fukada and Katsumi Aida: Molecular cloning and characterization of a cDNA encoding the retinal arylalkylamine N-acetyltransferase of the rainbow trout, Oncorhynchus mykiss. Zool. Sci., 15, 345-351 (1998).
(5) Takahiko Matsuda, Yuichi Hashimoto, Hiroshi Ueda, Tomiko Asano, Yoshiharu Matsuura, Tomoko Doi, Toshifumi Takao, Yasutsugu Shimonishi and Yoshitaka Fukada: Specific isoprenyl group linked to transducin gamma-subunit is a determinant of unique signaling properties among G proteins. Biochemistry, 37, 9843-9850 (1998).
(6) Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada: Structure, gene expression, localization and functional implication of chicken pineal photoreceptor pinopsin. in: ""Circadian Clocks and Entrainment"" (K. Honma & S. Honma eds.) pp.21-32, Hokkaido University Press, Sapporo (1998).
(7) Mikaru Yamao, Masasuke Araki, Toshiyuki Okano, Yoshitaka Fukada and Tadashi Oishi: Differentiation of pinopsin-immunoreactive cells in the developing quail pineal organ: in vivo and in vitro immunohistochemical study. Cell Tissue Res., 296, 667-671 (1999).
(8) Osamu Shouno, Kamon Sanada, Tomiko Asano and Yoshitaka Fukada: Characterization of N-acylation of Go? purified from bovine retinas. NeuroReport, 10, 2999-3002 (1999).
(9) Atsushi Nakamura, Daisuke Kojima, Hiroo Imai, Akihisa Terakita, Toshiyuki Okano, Yoshinori Shichida and Yoshitaka Fukada: Chimeric nature of pinopsin between rod and cone visual pigments. Biochemistry 38, 14738-14745 (1999).
(10) Hiroaki Mano, Daisuke Kojima and Yoshitaka Fukada: Exo-rhodopsin: A novel rhodopsin expressed in the zebrafish pineal gland. Mol. Brain Res., 73, 110-118 (1999).
(11) Daisuke Kojima and Yoshitaka Fukada: Non-visual photoreception by a variety of vertebrate opsins.in: ""Rhodopsins and Photo-transduction"" (J.A.Goode, ed.), pp. 265-279, John Wiley & Sons, Chichester, UK (1999).
(12) Keiko Okano, Tomoko Yoshikawa, Toshiyuki Okano, Takaharu Seki, Atsuko Masuda, Yoshitaka Fukada and Tadashi Oishi: Immunocytochemical localization of visual pigments and HPLC analysis of retinal in the pineal, deep brain and skin of several species of anuran amphibians. in: ""Recent Progress in Molecular and Comparative Endocrinology"" (H.B.Kwon, J.M.P.Joss and S.Ishii, eds.), pp. 365-369, Hanrimwon, Seoul, ROK (1999)
(13) Kamon Sanada, Yuichiro Hayashi, Yuko Harada, Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada: Role of circadian activation of mitogen-activated protein kinase in chicken pineal clock oscillation. J. Neurosci., 20, 986-991 (2000).
(14) Daisuke Kojima, Hiroaki Mano and Yoshitaka Fukada: Vertebrate ancient-long opsin: A green-sensitive photoreceptive molecule present in zebrafish deep brain and retinal horizontal cells. J. Neurosci., 20, 2845-2851 (2000).
(15) Keiko Okano, Toshiyuki Okano, Tomoko Yoshikawa, Atsuko Masuda, Yoshitaka Fukada and Tadashi Oishi: Diversity of opsin immunoreactivities in the extraretinal tissues of four anuran amphibians. J. Exp. Zool., 286, 136-142 (2000).
(16) Atsuko Matsushita, Tomoko Yoshikawa, Toshiyuki Okano, Takaoki Kasahara and Yoshitaka Fukada: Colocalization of pinopsin with two types of G-protein ?-subunits in the chicken pineal gland. Cell Tissue Res., 299, 245-251 (2000).
(17) Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada: Photoreceptors in pineal gland and brain: Cloning, localization and over-expression. in: ""Methods in Enzymology"" Vol.316, ""Vertebrate Phototransduction and the Visual Cycle"" Part B (K. Palczewski, ed.), pp.278-291, Academic Press (2000).
(18) Takahiko Matsuda and Yoshitaka Fukada: Functional analysis of farnesylation and methylation of transducin. in: ""Methods in Enzymology"" Vol.316,""Vertebrate Phototransduction and the Visual Cycle"" Part B (K. Palczewski, ed.), pp. 465-481, Academic Press (2000).
(19) Takaoki Kasahara, Toshiyuki Okano, Tomoko Yoshikawa, Kazumitsu Yamazaki and Yoshitaka Fukada: Rod-type transducin ?-subunit mediates a phototransduction pathway in the chicken pineal gland. J. Neurochem. (in press).
(20) 深田吉孝、清水史子(1998)生物時計の駆動と位相調節の機構.化学と生物、Vol.36, No.7, pp.420-422.
(21) 小島大輔、深田吉孝(1998)視物質の進化から見た色覚.医学のあゆみ.特集「色覚の分子機序」Vol.186, No.3, pp.175-179, 医歯薬出版.
(22) 深田吉孝、吉川朋子(1998)生物時計と脳内光受容.自律神経.Vol.35, No.3, pp.263-270.
(23) 深田吉孝、和田恭高(1998)概日時計の位相をコントロールする光センサー.生物の科学 遺伝.Vol.52, No.10, pp.6-7.
(24) 深田吉孝、岡野俊行(1998)視覚異常症.図説・分子病態学・改訂2版、pp. 382-387,中外医学社 .
(25) 深田吉孝、岡野俊行(1999)松果体の光受容.『生物時計の分子生物学』(海老原史樹文、深田吉孝 編)pp. 139-150, シュプリンガーフェアラーク東京.
(26) 深田吉孝、笠原和起(1999)脳内光受容タンパク質ピノプシン.『光シグナルトランスダクション』(蓮沼仰嗣、木村成道、徳永史生 編)pp. 146-151, シュプリンガーフェアラーク東京.
(27) 深田吉孝、橋本祐一(1999)視細胞の光信号伝達を担うG蛋白質.『光シグナルトランスダクション』(蓮沼仰嗣、木村成道、徳永史生 編)pp. 165-171, シュプリンガーフェアラーク東京.
(28) 深田吉孝(1999)脂質共有結合による蛋白質機能調節. 蛋白質・核酸・酵素 増刊号『脂質の分子生物学と病態生化学』(井上圭三・西島正弘 編集)Vol.44, No.8, pp.1319-1320.
(29) 萩原健一、深田吉孝(1999)脂肪酸アシル化およびイソプレニル化による蛋白質機能の調節.蛋白質・核酸・酵素 増刊号『脂質の分子生物学と病態生化学』(井上圭三・西島正弘 編集)Vol.44, No.8, pp.1337-1345.
(30) 深田吉孝、真野弘明(1999)日周リズムと松果体の光受容分子、生体の科学、Vol.50, No.3, 特集『時間生物学の新たな展開』、 pp.221-227.
(31) 深田吉孝、林勇一郎(1999)7回膜貫通型 / G蛋白質共役レセプター / RGS.『細胞内シグナル伝達』改訂第2版(山本雅 編)、pp.62-63, 羊土社.
(32) 小島大輔、深田吉孝(1999)新規オプシンの同定:ロドプシンファミリーの多様性、細胞工学、Vol.18, No.8, pp.1196-1204.
(33) 岡野俊行、深田吉孝(1999)脳内光レセプター.生物物理.Vol.39, No.4, pp.246-249.
(34) 深田吉孝(1999)脳内光レセプターの多様性.『遺伝子で生物の進化を考える 』(第13回「大学と科学」公開シンポジウム組織委員会編)、pp.79-90, クバプロ.
(35) 岡野俊行、深田吉孝(1999)色覚の進化、生物の科学 遺伝、特集:色覚のしくみと色覚異常、Vol.53, No.9, pp.39-44.
(36) 深田吉孝、吉川朋子(1999)脳内光受容 タンパク質とその役割、シリ?ズ・光が拓く生命科学、第1巻:生物の光環境センサ?(津田基之 編)、pp.40-52, 共立出版.
(37) 吉川朋子、深田吉孝(2000)脳内光受容分子.脳の科学、Vol.22, No.5, 特集『生物時計』、 pp.527-532. 星和書店.
研究制度
  • 戦略的基礎研究推進事業、研究領域「脳を知る」研究代表者 深田 吉孝(東京大学大学院理学系研究科)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 深田 吉孝. 脳を知る 脳内光受容とサーカディアンリズム. 戦略的基礎研究推進事業 平成10年度 研究年報,1999. p.619 - 622.

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