メダカの秋季感知機構の解明

阐明青鳉鱼秋季感知机制

基本信息

批准号：
18J10936
负责人：
中山友哉
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10936/
关键词：
光周性季節適応トランスクリプトーム解析メダカ

项目摘要

四季がある地域に生息する多くの動物は季節による環境変化に適応するため、季節に合わせた最適な生理機能や行動をとるよう進化してきた。近年の研究より春季感知による繁殖開始の脳内情報伝達経路が明らかとなってきたが、秋季感知による繁殖停止のメカニズムは依然として明らかとなっていない。メダカは秋の短日刺激に応答して繁殖を停止するため、哺乳類の光周性に重要なメラトニンが秋季感知機構に働いていることが考えられた。しかし、メラトニンの影響を検討したところ、投与の有無に関わらず、繁殖が維持されていたため、メダカはメラトニンを介さず、繁殖を停止していることが示唆された。そこで次に長日条件から短日条件へと移行した際の脳の時系列サンプルを用いた網羅的な遺伝子発現解析を実施した。その結果、短日刺激に応じて様々な遺伝子の発現が変動していることが明らかとなった。また、RNA-seq解析よりいくつかの遺伝子はスプライシングパターンを変化させていることも明らかとなったため、メダカは短日刺激により特定の遺伝子の発現を上昇させるとともにスプライシングパターンを変化させ、秋季に適応していることが明らかとなった。ヒトにおいても精神疾患の罹病率が季節と密接に関係していることが報告されている。例えば、季節性感情障害は冬にうつ様症状が出る病気で、季節による環境変化が大きい高緯度地域に発症者が多いが、その詳細なメカニズムは明らかとなっていなかった。我々はメダカを用いて「脊椎動物の季節適応機構」の研究をしている中で、メダカは冬になると社会性が大きく低下するうつ様行動を示すことを発見した。これらの行動変化の分子基盤を明らかにすることを目的として、既存薬ライブラリーのスクリーニングやゲノム機能解析を実施したところ、冬季のうつ様行動を改善する薬を発見し、NRF2によって制御される情報伝達経路の季節変化が重要であることを明らかにした。

许多生活在四个季节地区的动物已经进化出适合每个季节的最佳生理功能和行为，以适应季节环境的变化。最近的研究阐明了大脑中由于春季感知而启动繁殖的信息传递途径，但由于秋季感知而停止繁殖的机制仍不清楚。由于青鳉鱼会在秋季因短日照刺激而停止繁殖，因此人们认为，对哺乳动物的光周期很重要的褪黑激素可能起到了秋季感知机制的作用。然而，当检查褪黑激素的效果时，无论是否施用褪黑激素，繁殖都会得以维持，这表明青鳉停止繁殖并不是通过褪黑激素。因此，我们接下来使用从长日照条件到短日照条件过渡期间大脑的时间序列样本进行了全面的基因表达分析。结果表明，各种基因的表达会因短日照刺激而发生波动。此外，RNA-seq分析表明，一些基因改变了它们的剪接模式，因此青鳉通过增加特定基因的表达并通过短日照刺激改变它们的剪接模式来适应秋季。据报道，人类精神障碍的发病也与季节密切相关。例如，季节性情感障碍是一种在冬季引起抑郁样症状的疾病，许多人在季节性环境变化较大的高纬度地区发病，但详细机制尚未明确。在利用青鳉鱼研究“脊椎动物的季节性适应机制”时，我们发现青鳉鱼表现出类似抑郁的行为，它们的社交能力在冬季显着下降。为了阐明这些行为变化的分子基础，我们对现有药物库进行了筛选和基因组功能分析，发现了一种改善冬季抑郁样行为的药物，并发现了受NRF2调节的信息。传播途径的改变很重要。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

メダカのストレスに対する応答性の季節変化に長鎖ノンコーディングRNAが関与していることを発見

发现长链非编码RNA参与青鳉鱼应激反应的季节变化

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Molecular mechanism of seasonal adaptation in medaka

青鳉季节适应的分子机制

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tomoya Nakayama;Tsuyoshi Shimmura;Ai Shinomiya;Yusuke Takehana;Shoji Fukamachi;Masaki Yasugi;Eiji Watanabe;Toshiya Nishimura;Minoru Tanaka;Kataaki Okubo;Yasuhiro Kamei;Kiyoshi Naruse;Takashi Yoshimura
通讯作者：
Takashi Yoshimura

Seasonal changes in NRF2 antioxidant pathway regulates winter depression-like behavior

DOI：
10.1073/pnas.2000278117
发表时间：
2020-04-28
期刊：
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子：
11.1
作者：
Nakayama, Tomoya;Okimura, Kousuke;Yoshimura, Takashi
通讯作者：
Yoshimura, Takashi

脊椎動物の季節感知機構の解明とその応用

脊椎动物季节感知机制的阐明及其应用