授業2012 4 17_slideshare
-
Upload
hiroyuki-yamada -
Category
Documents
-
view
132 -
download
2
Transcript of 授業2012 4 17_slideshare
![Page 1: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/1.jpg)
時間を科学する。
2012 年 4 月 17 日 生理学
![Page 2: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/2.jpg)
本日のメニュー
いいたいこと:考えよう。
1. 雑談2. 概日時計の基礎の基礎&余談
![Page 3: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/3.jpg)
1. 雑談
![Page 4: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/4.jpg)
科学するとは何か?
[ 科学 ] 世界と現象の一部を対象領域とする、経験的に論証できる系統的な合理的認識。 (広辞苑)
現代科学とは、未来を予測し、制御するための挑戦である。
やまだ (2012)
![Page 5: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/5.jpg)
真理とは何か?① ほんとうのこと。②[truth] 絶対的存在または実在的関係・事態を表している判断の客観的妥当性。従って、単なる概念は真でも偽でもなく、それが判断により肯定または否定されたときにだけ真理・虚偽が云々される。この場合、真理とは実在の肯定であり、実在しないものの否定である。それは一般に判断と実在との一致に他ならない。この一致や、実在概念については諸々の見地がある。
(広辞苑)多くの独立した検証による淘汰に耐えたものが真理となる。
やまだ (2012)
![Page 6: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/6.jpg)
生理学とは何か?[ 生理 ] 生物体の生活現象と生活原理 (広辞苑)
ホメオスタシスHomeostasis
from Greek: ὅμοιος, hómoios, "similar, and στάσις, stásis, "standing still"
![Page 7: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/7.jpg)
ホメオスタシス
• ほぼ一定。• 昨日の私 ≈ 今日の私 ≈ 明日の私• 動的平衡(福岡伸一)
・ ・
![Page 8: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/8.jpg)
Time定義が不可能、そして不可能の定義。捉えようとすればするほど逃げていく。時間は言葉をすり抜ける。ちょうど、空間が視線をすり抜けるように。
Josef Kosuth “Time. Art as Idea as Idea” 1967
時間とは何か?
![Page 9: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/9.jpg)
物理学における時間。(時間の矢)
![Page 10: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/10.jpg)
Yanagi Miwa ”The three fates” 2008
“ 老化”という時間の矢。
![Page 11: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/11.jpg)
様々な時間。
• ゾウの時間、ネズミの時間 (本川達
雄)
• 動物は『時間』を意識しているのか?
• 視床下部的な時間、人間的(社会的・文
化的)な時間
Hirohiko Araki “Steel Ball Run” vol23
![Page 12: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/12.jpg)
( 生命)科学できる時間。Femto secPico secNano secMicro secMilli sec
SecMinHourDay
MonthYearLife
![Page 13: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/13.jpg)
時間生物学
• リズム(事象の規則的な繰り返し)• 概日リズム
今日の今頃の私 ≈ 明日の今頃の私今朝の私 ≠ 今夜の私
時間生物学は、すべての生物のすべての構造段階(共同体(群集)、個体群、個体、器官、組織、細胞など)における自律振動現象、とくに環境サイクルの長さに似た振動(概リズム)を記載し、その機構や適応機能を扱う分野で、基礎、応用を問わず、生命科学のすべての分野と深く関係している。(日本時間生物学会)
http://chronobiology.jp
![Page 14: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/14.jpg)
2. 概日時計の基礎の基礎
と、余談。
![Page 15: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/15.jpg)
24
12
18 6
24
12
18 6
血中成長ホルモン↑細胞分裂↑コレステロール↑
テストステロン・エストロゲン↑コルチゾール↑アルドステロン↑レニン↑
カテコールアミン↑
赤血球↑
肺の機能↑
血圧↑
胃酸分泌量↑
交感神経緊張↑体力↑
体温↑
ヒスタミン感受性↑
様々な生理現象にみられる概日周期
胃潰瘍
気管支喘息
心筋梗塞
アレルギー性鼻炎慢性関節リウマチ
皮膚過敏
疾患の発症や増悪の好発時間
概日リズム現象。
![Page 16: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/16.jpg)
Metal Plates Used in Francis Crick’s and
James Watson’s Original Double Helix
Model of DNA
概日時計はゲノムに書き込まれている“ 時計遺伝子“
![Page 17: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/17.jpg)
-Recently (1999–2010) the average annual length of the mean solar day in excess of 86,400 SI seconds has varied between 0.25 ms and 1 ms.
- The current rotation period of the Earth is the result of initial rotation and other factors.
-By changing the distribution of the Earth's mass, the Japanese earthquake should have caused the Earth to rotate a bit faster, shortening the length of the day by about 1.8 microseconds," Gross told SPACE.com .
地球の自転
![Page 18: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/18.jpg)
~30 億年前:シアノバクテリア(藍藻、光合成)
~ 2億年前:哺乳類
~6500 万年前:霊長類
Kondo et al. 1998 Science
Hardin et al. 1999 Science
Reppert et al. 2000 Science
~3 億年前:昆虫
概日時計の歴史
![Page 19: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/19.jpg)
http://www.brh.co.jp/seimeishi/journal/37/research_21.htmlより
太古のシアノバクテリアの時計は21時間周期だったのかも??
![Page 20: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/20.jpg)
フィードバックループ。
Input Output
ポジティブ→システムの不安定化ネガティブ→システムの安定化
![Page 21: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/21.jpg)
概日リズムを生み出す転写・翻訳のネガティブフィードバックループ。
BMAL1
CLOCK
PER
CRYPER
Delay (Δt)
![Page 22: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/22.jpg)
哺乳類の時計遺伝子• 転写・転写関連遺伝子
http://jaspar.cgb.ki.se/
JASPAR より。
http://www.bea.ki.se/service_tiling.html
![Page 23: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/23.jpg)
Ueda (2011)
UCSC Genome Bioinfomatics
結合サイトの探し方
![Page 24: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/24.jpg)
分子時計(細胞時計)
![Page 25: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/25.jpg)
BMAL1
CLOCK
Per1/Per2
Cry1/Cry2
E-box
E-box
D-box PER
CRY
B C
B C
SCF
P P
CRY CRY
FBXL3
+Ub
26S
REV-ERB
BMAL1
DBP
E4BP4
E-boxB C
Dbp
E-boxB C
DecDEC
DBP
E4BP4
RREBmal1
RREE4bp4
ROR REV-ERB
DEC
E-box Rev-erbB C
CK1
CK1PP
PER
P P
26S
+Ub b-TrCP
PER
Degradation
Degradation
PERCRY
Nucleus
Cytosol
分子時計(細胞時計)
![Page 26: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/26.jpg)
Clock Controlled Genes
CCG
分子時計の出力
![Page 27: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/27.jpg)
糖新生も。
PEPCK
![Page 28: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/28.jpg)
ほどけるのが先か?転写因子が先か?あるいは結合したままか?
Heterochromatin Euchromatin
Saurabh and
Sassone-Corsi (2012)
![Page 29: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/29.jpg)
概日時計(リズム)の基本的性質。
1. 同調性
2. 自律性(フリーラン)
3.温度補償性(温度非依存性ではない)
![Page 30: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/30.jpg)
概日時計(リズム)の基本的性質。
1. 同調性
2. 自律性(フリーラン)
3.温度補償性(温度非依存性ではない)
![Page 31: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/31.jpg)
Nagoshi (2004) より
細胞の時計を同調(リセット)。
![Page 32: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/32.jpg)
概日時計(リズム)の基本的性質。
1. 同調性
2. 自律性(フリーラン)
3.温度補償性(温度非依存性ではない)
![Page 33: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/33.jpg)
Nagoshi (2004) より
個々の細胞時計はいずれバラバラ。
![Page 34: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/34.jpg)
概日時計(リズム)の基本的性質。
1. 同調性
2. 自律性(フリーラン)
3.温度補償性(温度非依存性ではない)
![Page 35: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/35.jpg)
温度補償性と温度依存性
Takahashi (2010)Ueda (2010)
![Page 36: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/36.jpg)
行動でも。
Doi et al. (2011)
同調
フリーラン
温度補償
![Page 37: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/37.jpg)
全身の時計はバラバラではない。
![Page 38: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/38.jpg)
ホルモン・神経伝達・行動・食事時刻などにより同調
<中枢時計>視交叉上核
( Suprachiasmatic nucleus)
末梢時計
視交叉上核による統合。
![Page 39: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/39.jpg)
夜行性と昼行性
![Page 40: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/40.jpg)
Mouse Monkey
Liver (肝臓 )
Cerebral cortex (大脳皮質)
mRN
A量
(M
axを
1)
サンプル採取時間
Per1 Per2 Bmal1
Per1 Per2 Bmal1
ネズミとサル
![Page 41: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/41.jpg)
SCN ( 視交叉上核 )
Mouse
MonkeyPer1 Per2 Bmal1
ネズミとサル:視交叉上核
光環境にロックされてい
る。
![Page 42: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/42.jpg)
What decides?夜行性 昼行性
末梢時計 = 活動時刻とリンク
中枢時計 = 明暗サイクルとリンク
![Page 43: 授業2012 4 17_slideshare](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022032620/55ce55bcbb61ebb7218b47fa/html5/thumbnails/43.jpg)
• 概日リズム分野は、時間を科学でき
るステージにある。
• 概日リズムは24時間を基準に対称
である。
• 社会的な時間は生物的時間に基づい
ている。
• 細胞の日めくりカレンダー
おわりに