TOP > 研究報告検索 > 脳内光受容とサーカディアンリズム

脳内光受容とサーカディアンリズム

研究報告コード R000000253
掲載日 2002年9月30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 脳内光受容とサーカディアンリズム
報告概要 光の刺激が脊椎動物の脳内に誘起する生理的変化の分子メカニズム解析を進めている。具体的には,概日時計の光同調,及び脳内光受容の実体と光周性を中心テーマとし,光受容体・光情報伝達経路・時計発振系の3点について研究を推進した。結果
1)概日リズムの光位相同調や光周性(季節性の日長変化の識別)を支配すると考えられる新しい光受容蛋白質(脳深部ロドプシン・脳深部ピノプシン・脳深部及び網膜水平細胞VALオプシン・松果体エクソロドプシン)を同定した。
2)また,松果体,網膜及び脳深部における光情報伝達分子の解析を進め,概日時計への光入力系が脊椎動物の視覚の光情報伝達経路とは異なる経路から成ることを示した。
3)概日時計の発振系への研究では,MAPキナーゼが時計発振系に重要な役割を果たすことが分かり,ニワトリ松果体から一群の時計遺伝子を単離した。この過程で,発振系を構成すると考えられる新規の転写因子を同定した。
研究分野
  • 生物学的機能
  • 遺伝子発現
  • 動物生理一般
  • 視覚
  • 脳・神経系モデル
  • 視覚モデル
関連発表論文 (1) Toshiyuki Okano, Kazumitsu Yamazaki, Takaoki Kasahara and Yoshitaka Fukada. Molecular cloning of heterotrimeric G-protein α-subunits in chicken pineal gland. J. Mol. Evol., 44, 91-97 (1997).
(2) Kanjun Hirunagi, Shizufumi Ebihara, Toshiyuki Okano, Yoko Takanaka and Yoshitaka Fukada. Immunoelectron-microscopic investigation for the subcellular localization of pinopsin in the pineal organ of the chicken. Cell Tissue Res. 289, 235-241 (1997).
(3) Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada. Phototransduction cascade and circadian oscillator in chicken pineal gland. J. Pineal Res. 22, 145-151 (1997).
(4) Toshiyuki Okano, Yoko Takanaka, Atsushi Nakamura, Kanjun Hirunagi, Akihito Adachi, Shizufumi Ebihara and Yoshitaka Fukada. Immunocytochemical identification of pinopsin in pineal glands of chicken and pigeon. Mol. Brain Res. 50, 190-196 (1997).
(5) Shuji Tachibanaki, Hiroo Imai, Taku Mizukami, Tetsuji Okada, Yasushi Imamoto, Takahiko Matsuda, Yoshitaka Fukada, Akihisa Terakita and Yoshinori Shichida. Presence of two rhodopsin intermediates responsible for transducin activation. Biochemistry, 36, 14173-14180 (1997).
(6) 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).
(7) 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).
(8) Tomoko Yoshikawa, Toshiyuki Okano, Tadashi Oishi and Yoshitaka Fukada. A deep brain photoreceptive molecule in the toad hypothalamus. FEBS Lett., 424, 69-72 (1998).
(9) 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).
(10) 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).
(11) 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).
(12) 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).
(13) Osamu Shouno, Kamon Sanada, Tomiko Asano and Yoshitaka Fukada. Characterization of N-acylation of Go? purified from bovine retinas. NeuroReport, 10, 2999-3002 (1999).
(14) 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).
(15) 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).
(16) 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).
(17) 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)
(18) Kamon Sanada, Yuichiro Hayashi, Yuko Harada, Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada. Role of circadian activation of mitogen-activated protein kinase in chick pineal clock oscillation. J. Neurosci., 20, 986-991 (2000).
(19) 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).
(20) 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).
(21) 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).
(22) 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).
(23) 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).
(24) 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., 75, 217-224 (2000).
(25) Yuko Harada, Kamon Sanada and Yoshitaka Fukada. Circadian activation of bullfrog retinal mitogen-activated protein kinase associates with oscillator function. J. Biol. Chem., 275, 37078-37085 (2000).
(26) Yasutaka Wada, Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada. Phototransduction molecules in the pigeon deep brain. J. Comp. Neurol., 428, 138-144 (2000).
(27) Tsuyoshi Hirota, Satoshi Kagiwada, Takaoki Kasahara, Toshiyuki Okano, Masayuki Murata and Yoshitaka Fukada. Effect of brefeldin A on melatonin secretion of chick pineal cells. J. Biochem. 129, 51-59 (2001).
(28) Atsushi Nakamura, Daisuke Kojima, Toshiyuki Okano, Hiroo Imai, Akihisa Terakita, Yoshinori Shichida and Yoshitaka Fukada. Regulatory mechanism for the stability of the meta II intermediate of pinopsin. J. Biochem., 129, 329-334 (2001).
(29) Toshiyuki Okano, Momoko Sasaki and Yoshitaka Fukada. Cloning of mouse BMAL2 and its daily expression profile in the suprachiasmatic nucleus: A remarkable acceleration of Bmal2 sequence divergence after Bmal gene duplication. Neurosci. Lett., 300, 111-114 (2001).
(30) Yuichiro Hayashi, Kamon Sanada and Yoshitaka Fukada. Circadian and photic regulation of MAP kinase by Ras- and protein phosphatase-dependent pathways in the chick pineal gland. FEBS Lett. , 491, 71-75 (2001).
(31) Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada. Photoreception and circadian clock system of the chicken pineal gland. Microscopy Research and Technique , 53, 72-80 (2001).
(32) Tomoko Yoshikawa, Toshiyuki Okano, Koichi Kokame, Osamu Hisatomi, Fumio Tokunaga, Tadashi Oishi and Yoshitaka Fukada. Immunohistochemical localization of opsins and alpha-subunit of transducin in the pineal complex and deep brain of the Japanese grass lizard, Takydromus tachydromoides. Zool. Sci., 18, 325-330 (2001).
(33) Masao Doi, Yoshito Nakajima, Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada. Light-induced phase-delay of the chicken pineal circadian clock is associated with the induction of cE4bp4, a potential transcriptional repressor of cPer2 gene. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98, 8089-8094 (2001)
(34) Toshiyuki Okano, Kazuyuki Yamamoto, Keiko Okano, Tsuyoshi Hirota, Takaoki Kasahara, Momoko Sasaki, Yoko Takanaka and Yoshitaka Fukada. Chicken pineal clock genes: Implication of BMAL2 as a bidirectional regulator in circadian clock oscillation.
Genes Cells, 6, 825-836 (2001)
(35) Yoshitaka Fukada and Toshiyuki Okano. Circadian clock system in the pineal gland. Mol. Neurobiol. (in press)
(36) Kazuyuki Yamamoto, Toshiyuki Okano and Yoshitaka Fukada. Chicken pineal Cry genes: Light-dependent up-regulation of cCry1 and cCry2 transcripts. Neurosci. Lett. (in press)
(37)岡野俊行,深田吉孝(1997)動物の体内時計.「科学」 Vol.67, No.1, pp.48-56, 岩波書店.
(38)吉川朋子,深田吉孝(1997)生物時計とメラトニン.実験医学,Vol.15, No.1, pp.105-107, 羊土社.
(39)深田吉孝,仲村厚志(1997)松果体の光受容と概日リズム 「BRAIN MEDICAL」,特集「感覚器と脳」,Vol. 9, pp.125-133, メディカルレビュー社.
(40)高中陽子,深田吉孝(1997)メラトニンの生合成と機能.「神経内科」,特集「生体リズムと神経学」, Vol.46, pp.454-459, 科学評論社.
(41)深田吉孝,高中陽子(1997)生物時計のセンサー.シリーズ・ニューバイオフィジックス,第6巻:生物のスーパーセンサー(津田基之 編),pp.107-119, 共立出版.
(42)深田吉孝(1997)視物質による光情報の受容と伝達.現代化学 増刊34 「細胞シグナル伝達」 (宇井理生 編),pp.139-147, 東京化学同人.
(43)深田吉孝(1997)生物時計の位相調節と明暗情報.「生命を育む情報 -細胞内シグナル伝達の研究,最近の進歩- 」(第11回「大学と科学」公開シンポジウム組織委員会編),pp. 46-57, クバプロ.
(44)深田吉孝(1997)サーカディアンリズムの位相制御に関わる光受容蛋白質ピノプシン.ビタミン,71: 557-565.
(45)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.
(46)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.
(47)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.
(48)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.
(49)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.
(50)深田吉孝,岡野俊行(1999)松果体: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.
(51)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.
(52) 深田吉孝,橋本祐一(1999)視細胞の光シグナル伝達を担うGタンパク質.「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.
(53)深田吉孝(1999)脂質共有結合による蛋白質機能調節-概説.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.
(54)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.
(55)深田吉孝,真野弘明(1999)概日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.
(56)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.
(57)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.
(58)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.
(59)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.
(60)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.
(61)深田吉孝,吉川朋子(1999)脳内光受容タンパク質とその役割.シリーズ・光が拓く生命科学,第1巻:生物の光環境センサー(津田基之 編),pp.40-52, 共立出版.
(62)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.
(63)深田吉孝,広田毅(2000)松果体とサーカディアンリズム.Clinical Neuroscience, Vol.18, No.10,特集「サーカディアンリズムのしくみと働き」,pp. 1147-1149, 中外医学社.
(64)岡野俊行,深田吉孝(2001)鳥類松果体細胞の概日時計システム.細胞工学,Vol. 20, No. 6, 特集「生物時計:細胞はいかにして時を刻むか」,pp.837-842
(65)松田孝彦,深田吉孝(2001)タンパク質の脂質修飾.シリーズ・バイオサイエンスの新世紀,第4巻「糖と脂質の生物学」(川嵜敏祐・井上圭三 編),pp. 201-213,共立出版.
(66)深田吉孝,小島大輔(印刷中)光を感じる脳.「生き物はどのように世界を見ているか」(和田 勝 編)学会出版センター.
(67)深田吉孝 (印刷中)視細胞トランスデューシン.生物薬科科学実験講座 IV-4巻「生体膜の構造と機能-GTP結合蛋白質と膜酵素活性-」,廣川書店.
(68)深田吉孝 (印刷中)アデニル酸シクラーゼ.タンパク質化学講座 第4巻 「酵素 - リアーゼ」, 廣川書店.
(69)吉澤 透,深田吉孝 (印刷中) 第7章 眼. 臓器の生化学, 理工学社.
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11年度 研究年報.科学技術振興事業団, 2000. p.808 - 811.

PAGE TOP