Understanding the seasonal adaptation mechanism and its application

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生物をとりまく環境は季節に応じて劇的に変化する。生物は毎年繰り返される日長、温度、降水量などの環境の季節変化により良く適応するために、外界の変化を感知し、繁殖、渡り、冬眠などの生理機能や行動を制御している。ヒトも例外ではなく、代謝、免疫機能、気分、病気のリスクなどが季節によって変化する。本研究では洗練された季節応答性を示すだけでなく、生息地域の緯度によって遺伝的に異なる季節適応能を示すメダカをモデルとすることで、動物の季節適応の遺伝基盤を解明するとともに、摂食、代謝、繁殖活動などの生理機能の年周リズムを支える分子基盤を明らかにすることを目的とした。さらに冬季のうつ様行動の発現機構を解明し、それを克服する分子を開発することを目的とした。令和4年度は臨界日長をつかさどると考えられる候補遺伝子の変異体を作出し、表現型解析を開始した。臨界温度の制御機構に関しては臨界温度が異なる2集団の遺伝解析と遺伝子発現解析から見出した候補遺伝子産物が、温度によって液-液相分離することで臨界温度が規定されている可能性を見出し、解析を進めている。また臨界日長、臨界温度の異なる2集団を、冬の環境が厳しい函館の半自然条件下に暴露して共通圃場実験を実施した結果、北の集団では南の集団に比較して、臨界日長、臨界温度の違いによって繁殖の開始時期が遅れることを明らかにした。また全身の様々な組織における季節適応機構を明らかにするために、アカゲザルの全身組織の1年間のトランスクリプトーム解析を実施し、様々な組織で年周リズムを刻む遺伝子を同定するとともに、それらの年周リズムを刻む転写因子を同定した。さらにこの季節適応制御転写因子についてノックアウトマウスを作成し、表現型解析を開始した。また、冬季のうつ様行動を支配する遺伝子を化学遺伝学の手法から同定することに成功した。