概日時計を介した適応戦略の解析：ＵＶ耐性とエネルギー代謝のトレードオフ仮説

本年度の研究では主として（1）概日時計の周期長変異体を用いた解析、（2）阻害剤を使用した代謝とUV耐性リズムを結びつける具体的な経路の評価を行った。（1）では時計遺伝子kaiCの複数の変異体でUV耐性リズムを観察した。これらの変異体では内因性の時計の周期と一致するようにUV耐性リズムの周期も変化した。これはUV耐性リズムがUV照射やその後の光回復阻害に伴う明暗変化などの実験条件に由来する外因性の応答ではなく内因性の時計の振動によって生じていることを示している。これらの実験により、これまでの主張をより強固にすることができた。（2）では前年度までの分子遺伝学的なアプローチより明らかとなっていたUV耐性リズムとグリコーゲン代謝の関連をより明確にすることを目指した。まず、グリコーゲン分解の概日性や、いくつかの代謝酵素の変異体におけるグリコーゲン分解活性をより詳細に解析した。グリコーゲン分解活性の低下した時刻や変異体ではUV耐性が上昇しており、グリコーゲン代謝とUV耐性の間のトレードオフの関係がより明確となった。グリコーゲン分解のどの段階がUV耐性に影響を与えているのか、そのメカニズムの詳細を明らかとするために、呼吸、ATP合成などグリコーゲン分解の各ステップを阻害するいくつかの薬剤を用いた解析を行った。その結果、脱共役剤を添加しATP合成を阻害した場合にはUV耐性の低下が見られなくなった。つまり、グリコーゲン分解の概日変動に起因するATP合成能の変動が概日UV耐性リズムと密接に関連している可能性を意味していた。このように当該年度の研究により、私たちの見出した概日UV耐性リズムの基本的な性質、またその分子メカニズムの詳細を解き明かすための手がかりを得ることができた。

本年度の研究では主として（1）概日時計の周期長変異体を用いた解析、（2）阻害剤を使用した代謝とUV耐性リズムを結びつける具体的な経路の評価を行った。（1）では時計遺伝子kaiCの複数の変異体でUV耐性リズムを観察した。これらの変異体では内因性の時計の周期と一致するようにUV耐性リズムの周期も変化した。これはUV耐性リズムがUV照射やその後の光回復阻害に伴う明暗変化などの実験条件に由来する外因性の応答ではなく内因性の時計の振動によって生じていることを示している。これらの実験により、これまでの主張をより強固にすることができた。（2）では前年度までの分子遺伝学的なアプローチより明らかとなっていたUV耐性リズムとグリコーゲン代謝の関連をより明確にすることを目指した。まず、グリコーゲン分解の概日性や、いくつかの代謝酵素の変異体におけるグリコーゲン分解活性をより詳細に解析した。グリコーゲン分解活性の低下した時刻や変異体ではUV耐性が上昇しており、グリコーゲン代謝とUV耐性の間のトレードオフの関係がより明確となった。グリコーゲン分解のどの段階がUV耐性に影響を与えているのか、そのメカニズムの詳細を明らかとするために、呼吸、ATP合成などグリコーゲン分解の各ステップを阻害するいくつかの薬剤を用いた解析を行った。その結果、脱共役剤を添加しATP合成を阻害した場合にはUV耐性の低下が見られなくなった。つまり、グリコーゲン分解の概日変動に起因するATP合成能の変動が概日UV耐性リズムと密接に関連している可能性を意味していた。このように当該年度の研究により、私たちの見出した概日UV耐性リズムの基本的な性質、またその分子メカニズムの詳細を解き明かすための手がかりを得ることができた。