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

生物钟介导的适应策略分析：抗紫外线与能量代谢之间的权衡假设

• 批准号: 18J15016
• 负责人: 川崎 洸司
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J15016/
• 关键词: 概日リズム; シアノバクテリア; 紫外線耐性; グリコーゲン代謝; 概日時計; エネルギー代謝

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。

This annual の study で は main と し て (1) shall, when the meter long の period - variant を with い た parsing, (2) the resistance against use tonic を し た metabolic と UV patience リ ズ ム を "び つ け る specific な 経 road の review 価 を line っ た. (1) で で timepiece remnant 伝 sub-kaic <s:1> complex <s:1> variant でUV tolerance リズムを観 observation た た. The <s:1> れら <s:1> variant で <s:1> endogenous <s:1> timekeeping <e:1> period と consistency するようにUV tolerance リズム <s:1> period <e:1> variation <s:1> た た. こ れ は UV patience リ ズ ム が UV irradiation や そ の の light reply after resistance against に with う - light and shade change な ど の be 験 conditions に origin す る external の 応 answer で は な く endogenous の chronometer の vibration に よ っ て raw じ て い る こ と を shown し て い る. <s:1> れら <s:1> empirical によ and れまで れまで assert that をよ is strong にする とがで とがで た た. (2) で は before annual ま で の molecules but 伝 learn な ア プ ロ ー チ よ り Ming ら か と な っ て い た UV patience リ ズ ム と グ リ コ ー ゲ ン metabolic の masato even を よ り clear に す る こ と を refers し た. ま ず, グ リ コ ー ゲ ン decomposition の is sexual や, い く つ か の の metabolic enzyme - variant に お け る グ リ コ ー ゲ ン decomposition activity を よ り detailed analytical し に た. Low グ リ コ ー ゲ ン decomposition activity の し た moment や - variant で は UV patience が rise し て お り, グ リ コ ー ゲ ン metabolic と UV tolerance between の の ト レ ー ド オ フ の masato is が よ り clear と な っ た. グ リ コ ー ゲ ン decomposition の ど の Duan Jie が UV patience に influence を and え て い る の か, そ の メ カ ニ ズ ム の detailed を Ming ら か と す る た め に, breathing, ATP synthesis な ど グ リ コ ー ゲ ン and decomposing の ス テ ッ プ を resistance against す る い く つ か の 薬 tonic を い た parsing line を っ た. Youdaoplaceholder0 <s:1> results, deactivator を addition of <s:1> ATP synthesis を inhibition <s:1> in た situations に <s:1> UV tolerance <e:1> is low が see られなくなった. つ ま り, グ リ コ ー ゲ ン decomposition の is day - move に cause す る ATP synthesis can の - move が almost daily UV patience リ ズ ム と contact に masato even し て い possibility る を し て い た. こ の よ う に when the annual の study に よ り, private た ち の shows し た almost daily UV patience リ ズ ム の basic properties, ま な た そ の molecular メ カ ニ ズ ム の を detailed solution き Ming か す た め の hand が か り を have る こ と が で き た.

项目成果

Kaiを巡るvivo解析の温故知新

借鉴过去凯的体内分析

• 发表时间: 2018
• 作者: 岩崎秀雄;板木大知;川崎洸司;河本尚大;江蔵隼弥;中村嘉博;松並由佳
• 通讯作者: 松並由佳

紫外線耐性の概日制御:ストレス耐性とエネルギー代謝のトレードオフ仮説から考える適応戦略

紫外线耐受性的昼夜节律控制：基于应激耐受性和能量代谢之间权衡假设的适应性策略

• 发表时间: 2018
• 作者: 川崎洸司;岩崎秀雄
• 通讯作者: 岩崎秀雄

The role of sigma factors in circadian transcriptional output networks of unicellular cyanobacteria

西格玛因子在单细胞蓝藻昼夜转录输出网络中的作用

• 发表时间: 2019
• 作者: Koji Kawasaki;Takashi Kojima;Norimune Hosokawa;Yoriko Murayama;Hideo Iwasaki
• 通讯作者: Hideo Iwasaki

概日時計を介したシアノバクテリアの細胞分裂制御メカニズムの解析

生物钟介导的蓝藻细胞分裂控制机制分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 中村嘉博;川崎洸司;岩崎秀雄
• 通讯作者: 岩崎秀雄

Circadian Control of UV-Resistance in Cyanobacteria, Possibly Based on a Trade-off Between Energy Production and Stress Response

蓝藻抗紫外线的昼夜节律控制，可能基于能量产生和应激反应之间的权衡

• 发表时间: 2018
• 作者: Koji Kawasaki;Hideo Iwasaki
• 通讯作者: Hideo Iwasaki