国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM）の廣田 毅 特任准教授とサイモン ミラー 研究員のグループ、および伊丹 健一郎 教授と大島 豪 日本学術振興会特別研究員のグループは、オランダ・グローニンゲン大学のBen Feringa 教授とDušan Kolarski 研究員のグループと共同で、概日時計の周期を延長させる新たな低分子化合物を見出し、時計タンパク質のCRY1に選択的に作用することを発見しました。さらに、化合物がCRY1の構造変化を引き起こすことをX線結晶構造解析によって明らかにしました。これらの知見に基づき、化合物の一部を光スイッチに置き換えることで、CRY1の機能と概日リズムの周期を光によって可逆的に操作することに世界で初めて成功しました。概日時計は睡眠・覚醒などのさまざまな生理現象に見られる1日周期のリズムを支配しており、その機能が乱れると睡眠障害やメタボリックシンドローム、がんなどの疾患に影響を及ぼすことが指摘されています。概日時計の機能を自在に操作することができれば、生物が1日の時間を測る仕組みの理解だけでなく、概日時計が関連する疾患の治療に向けた起点ともなります。今回の成果により、概日時計の自在な操作に新たな道が拓けると期待されます。
本研究成果は、2021年1月19日（火）に米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」に掲載されました。
・概日時計の1日リズムを調節する新たな化合物を発見し、TH303およびTH129と名付けた。
・TH303とTH129は時計タンパク質であるCRY1に対して選択的に作用することを見出した。
・X線結晶構造解析により、TH303とTH129がCRY1の構造を変化させることを明らかにした。
・TH129の一部に光スイッチを組み込むことで、CRY1の機能と概日リズムの周期を光によって可逆的に操作することに成功した。
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雑誌名： Journal of the American Chemical Society
論文タイトル： Photopharmacological manipulation of mammalian CRY1 for regulation of the circadian clock
著者： Dušan Kolarski, Simon Miller, Tsuyoshi Oshima, Yoshiko Nagai, Yugo Aoki, Piermichele Kobauri, Ashutosh Srivastava, Akiko Sugiyama, Kazuma Amaike, Ayato Sato, Florence Tama, Wiktor Szymanski, Ben L. Feringa, Kenichiro Itami, and Tsuyoshi Hirota
論文公開日： 2021年1月19日
DOI: 10.1021/jacs.0c12280
URL: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.0c12280
本研究は、文部科学省世界トップレベル研究拠点プログラム 名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM）、科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業さきがけ（JPMJPR14LA）、文部科学省 科学研究費助成事業 基盤研究（B）（18H02402）、挑戦的研究（萌芽）（20K21269）、特別推進研究（JP1905463）、武田科学振興財団 ライフサイエンス研究奨励、上原記念生命科学財団 研究奨励金の支援のもとで行われたものです。
※【WPI-ITbMについて】(http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp)
名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所（ITbM）は、2012年に文部科学省の世界トップレベル研究拠点プログラム（WPI）の1つとして採択されました。名古屋大学の強みであった合成化学、動植物科学、理論科学を融合させ、新たな学問領域であるストライガ、植物ケミカルバイオロジー研究、化学時間生物学（ケミカルクロノバイオロジー）研究、化学駆動型ライブイメージング研究の４つのフラッグシップ研究を進めています。ITbMでは、精緻にデザインされた機能をもつ分子（化合物）を用いて、これまで明らかにされていなかった生命機能の解明を目指すと共に、化学者と生物学者が隣り合わせになって融合研究を行うミックス・ラボ、ミックス・オフィスで化学と生物学の融合領域研究を展開しています。「ミックス」をキーワードに、人々の思考、生活、行動を劇的に変えるトランスフォーマティブ分子の発見と開発を行い、社会が直面する環境問題、食料問題、医療技術の発展といったさまざまな課題に取り組んでいます。
