時間生物学研究室(伊藤太一研究室)

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地球上に生活するほぼ全ての生物は、日々繰り返される環境の変化を予測して、それに予め備える「概日リズム」を有しています。2017年のノーベル生理学・医学賞では「体内時計を司る遺伝子の発見」が取り上げられたにもかかわらず、その詳細な分子機構は未解明のままです。また、概日リズムと関係が強い「睡眠」においてはさらに謎が多く、全貌解明への道のりは長く続いています。本研究室では、ショウジョウバエや刺胞動物のヒドラを主なモデルとし、進化的に保存された概日リズムや睡眠の基本原理の解明を目指しています。具体的には以下のような計画で研究活動を行っています。

  • 概日リズムの分子機構の解明
  • 睡眠制御における基本原理の理解
  • 概日リズム・睡眠研究における新規モデルシステムの開発

  • 本研究室は令和5年度に新しく設立された研究室です。 学部生、大学院生、ポスドクを募集していますので、興味のある方は気軽にお訪ねください。

    LABORATORY

    Research

    概日リズムの分子機構の解明

    概日リズム制御の基本骨格は明らかになりつつあります(2017年のノーベル生理学・医学賞)。しかし、なぜ概日リズムは約24時間で時を刻み続けることができるのか?また、光・温度などの外環境の変化に対してどのように自分の時刻を合わせることができるのか?加えて、概日リズムの生理学的な意義は一体何なのか?など、いまだにその詳細な分子機構は解明されていません。本研究室では、主にモデル生物であるキイロショウジョウバエを用いた行動分子遺伝学的解析により概日リズムの全貌解明を目指しています。

    睡眠制御における基本原理の理解

    睡眠は周期的に現れる生理現象であり、概日リズムの一部と考えることができます。動物にとって睡眠は必須であり、睡眠に問題が生じると肉体的・精神的に不調を生じます。基本的に全動物に存在すると考えられているものの、いまだにその制御機序は判然としません。本研究室では、複雑化した睡眠制御をシンプルに理解し、その本質を見極めることを目指しています。使用する動物は、モデル生物であるキイロショウジョウバエに加え、刺胞動物のヒドラです。ヒドラは進化的に脳を獲得する以前の動物群に属しますが、眠るということを我々は見出しました(Kanaya et al., 2020)。ヒドラとショウジョウバエのそれぞれの利点を生かし、あえて『下等』な生物から睡眠を紐解くことを目指しています。

    概日リズム・睡眠研究における新規モデルシステムの開発

    睡眠研究は主にヒトやマウスなどの哺乳動物で展開されており、直接的に役に立つような有益な成果が多数報告されています。その一方で、睡眠制御の分子機構の詳細を紐解くには、ヒトを含めた哺乳類のような『高等』な生物をモデルとした場合にはとても大変です。そこで本研究室では、睡眠研究に適したよりシンプルな生物を、新たなモデル系として導入することを目指しています。ちなみに刺胞動物のヒドラの睡眠研究はその成果の一部です。さまざまなモデル系から、睡眠の本質が見抜けるのではないかと期待しています。

    Member

    伊藤 太一

    准教授(P.I.)

    2017-2023: 九州大学基幹教育院自然科学実験系部門助教
    2015-2017: 九州大学理学研究院生物科学部門助教
    2012-2015: Northwestern University, Department of Neurobiology, Postdoctoral Fellow.
    2009-2012: 日本学術振興会特別研究員(DC1)
    2009-2012: 九州大学システム生命科学府システム生命科学専攻博士課程修了(博士(理学))

    佐藤 文

    共同研究者

    九州大学基幹教育院基幹教育支援技術室専門職員

    九州大学生物資源環境科学府生物機能化学講座修了(修士)

    九州大学農学部農芸化学科卒(学士)

    中田 航芽

    共同研究者

    九州大学理学部生物学科4年
    数理生物学研究室:指導教員 佐竹暁子 先生、野下浩司 先生

    鳥取県立米子東高等学校普通科普通コース卒

    Publications

    2022
  • R. Miyokawa, M. Hanada, Y. Togawa, T.Q. Itoh, Y. Kobayakawa, J. Kusumi*. Symbiont specificity differs among green hydra strains. Royal Society Open Science, 9(10),220789, 2022.
  • B. van Alphen, S. Stewart, M. Iwanaszko, F. Xu, K. Li, S. Rozenfeld, A. Ramakrishnan, T.Q. Itoh, S. Sisobhan, B. Lear, Z. Qin, B.C. Lear, R. Allada*. Glial immune-related pathways mediate the effects of closed head traumatic brain injury on behavior and lethality in Drosophila. PLOS Biology, 20(1): e3001456, 2022.
  • 2021
  • R. Miyokawa, H.J. Kanaya, T.Q. Itoh, Y. Kobayakawa, J. Kusumi*. Immaturely evolved symbiosis between horizontally transmitted green algae and brown hydra. Scientific Reports, 11(1): 2921, 2021.
  • 2020
  • H.J. Kanaya, S. Park, J. Kim, J. Kusumi, S Krenenou, E. Sawatari, A. Sato, J. Lee, H Bang, Y. Kobayakawa, C. Lim*, T.Q. Itoh*. A sleep-like state in Hydra unravels conserved sleep mechanisms during the evolutionary development of the central nervous system. Science Advances, 6 (41): eabb9415, 2020
  • 2019
  • H.J. Kanaya, Y. Kobayakawa, T.Q. Itoh*. Hydra vulgaris exhibits day-night variation in behavior and gene expression levels. Zoological Letters, 5: 10, 2019.
  • 2017
  • S. Uchizono, T.Q. Itoh, H. Kim, N. Hamada, J.Y. Kwon, T. Tanimura*. Deciphering the genes for taste receptors for fructose in Drosophila. Molecules and Cells, 40 (10): 731-736, 2017.
  • A. Tokuoka, T.Q. Itoh, S. Hori, O. Uryu, Y. Danbara, M. Nose, Y. Bando, T. Tanimura, K. Tomioka*. cryptochromes genes form an oscillatory loop independent of the per/tim loop in the circadian clockwork of the cricket Gryllus bimaculatus. Zoological Letters, 3: 5, 2017.
  • S. Uchizono, Y. Tabuki, N. Kawaguchi, T. Tanimura, T.Q. Itoh*. Mated Drosophila melanogaster females consume more amino acids during the dark phase. PLOS ONE, 12(2): e0172886, 2017.
  • 2013
  • T.Q. Itoh, A. Matsumoto, T. Tanimura*. C-terminal binding protein (CtBP) activates the expression of E-box clock genes with CLOCK/CYCLE in Drosophila. PLOS ONE, 8(4): e63113, 2013.
  • 2012
  • T.Q. Itoh, A. Matsumoto*. Genome-wide RNA interference screening for the clock-related gene of ATP-binding cassette transporters in Drosophila melanogaster. Applied Entomology and Zoology, 47: 79-86, 2012.
  • 2011
  • T.Q. Itoh, T. Tanimura, A. Matsumoto*. Membrane-bound transporter controls the circadian transcription of clock genes in Drosophila. Genes to Cells, 16(12): 1159-67, 2011.
  • T.Q. Itoh, T. Tanimura, A. Matsumoto*. bHLH-ORANGE family genes regulate the expression of E-box clock genes in Drosophila. Applied Entomology and Zoology, 46: 391-397, 2011.
  • A. Matsumoto*, T.Q. Itoh. Self Assembly (SA)-cloning: A rapid construction method for recombinant molecules from multiple fragments. Biotechniques, 51: 55-56, 2011.
  • 2010
  • R. Srisawat, N. Komalamisra, Y. Eshita, M. Zheng, K. Ono, T.Q. Itoh, A. Matsumoto, S. Petmitr, Y. Rongsriyam*. Point mutation in the domain II voltage-gated sodium channel of deltamethrin-resistant Aedes aegypti. Applied Entomology and Zoology, 45: 275-282, 2010.
  • 2008
  • A. Matsumoto, Y. Ohta, T.Q. Itoh, S. Sanada-Morimura, T. Matsuyama, T. Fuchikawa, T. Tanimura, T. Miyatake*. Period gene of Bactrocera cucurbitae (Diptera: Tephritidae) among strains with different mating times and sterile insect technique. Annals of the Entomological Society of America, 101: 1121-1130, 2008.
  • 2007
  • A. Matsumoto*, M. Ukai-Tadenuma, R.G. Yamada, J. Houl, K.D. Uno, T. Kasukawa, B. Dauwalder, T.Q. Itoh, K. Takahashi, R. Ueda, P.E. Hardin, T. Tanimura, H.R. Ueda*. A functional genomics strategy reveals clockwork orange as a transcriptional regulator in Drosophila circadian clock. Genes & Development, 21: 1687-1700, 2007.
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    その他 プレプリントアーカイブ
  • T.Q. Itoh, E. Yildirim, S. Surabhi, R.I. Braun, R. Allada*. period translation as a core mechanism controlling temperature compensation in an animal circadian clock. bioRxiv, 481387, 2022.
  • B. van Alphen, S. Stewart, M. Iwanaszko, F. Xu, E. Bang, S. Rozenfeld, A. Ramakrishnan, T.Q. Itoh, R.I. Braun, R. Allada*. Glial immune-related pathways as mediators of closed head TBI effects on behavior in Drosophila. bioRxiv, 422535, 2018.

  • 総説
  • 金谷啓之, 伊藤太一 刺胞動物を用いた概日リズム・睡眠研究. 日本時間生物学会誌「時間生物学」, 28: 87-93, 2022.
  • J. Lee, M. Kim, T.Q. Itoh, C. Lim. Ataxin-2: a versatile post-transcriptional regulator and its implication in neural function. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA, 9 (6): e1488, 2018.
  • T.S. Andreani, T.Q. Itoh, E. Yildirim, D.S. Hwangbo, R. Allada. Genetics of Circadian Rhythms. Sleep Medicine Clinics. 10(4): 413-421, 2015.
  • 伊藤太一, 松本顕 ショウジョウバエを用いた概日測時機構解析の40年 -第2部 ショウジョウバエ再び-. 日本時間生物学会誌「時間生物学」, 19: 70-78, 2013.
  • 伊藤太一, 松本顕 ショウジョウバエを用いた概日測時機構解析の40年 -第1部 ショウジョウバエは再びとべるか-. 日本時間生物学会誌「時間生物学」, 19: 17-25, 2013.

  • プロトコル集
  • T.Q. Itoh, A. Matsumoto. Self Assembly (SA)-cloning: A rapid construction method for recombinant molecules from multiple fragments. BioTechniques Protocol Guide 2012, BioTechniques.com, 377-380, 2012.

  • 解説記事
  • 金谷啓之, 伊藤太一 ヒドラが解き明かす睡眠の進化的起源. 羊土社 実験医学 特集「眠りの分子・神経基盤を解明し、睡眠異常へ介入する」, 40(11): 1724-1729, 2022.
  • 伊藤太一 脳のないヒドラを用いた睡眠研究-睡眠現象をよりシンプルに理解する-. 医歯薬出版株式会社 週刊医学のあゆみ 連載「ユニークな実験動物を用いた医学研究」, 280(4): 318-323, 2022.
  • 伊藤太一 行動睡眠メカニズム研究のモデルとしてのヒドラの有用性. バイオインダストリー協会(JBA)「バイオサイエンスとインダストリー(B&I)」, 79(3): 212-213, 2021.
  • 佐藤文、金谷啓之、伊藤太一 動物はいつから眠るようになったのか? –脳のないヒドラから睡眠の起源を探る–. Academist Journal(インターネット記事), 2020.
  • 内園駿, 伊藤太一 アミノ酸はいつ必要?–ショウジョウバエのメスは交尾後の夜にアミノ酸を多く摂取する–. Academist Journal(インターネット記事), 2017.

  • 招待講演
    国際シンポジウム
  • T.Q. Itoh Circadian and sleep behavior in clockless and brainless animal Hydra. The 2nd Korean Biological Rhythm Society Symposium, South Korea (Online), Feb. 2021.
  • T.Q. Itoh Hydra vulgaris exhibits a sleep-like state induced by melatonin. Symposium on insect chronobiology, Okayama, Japan, Feb. 2019.
  • 国際学会
  • T.Q. Itoh A sleep-like state in Hydra unravels conserved sleep mechanisms. SLEEP 2021, the 35th annual meeting of the APSS, U.S.A. (Online), June. 2021.
  • 国内学会等
  • 伊藤太一 脳のない生物の睡眠様式 - ヒドラをモデルとして - 第93回日本動物学会, 東京, 2022年9月.
  • 御代川涼, 伊藤太一, 小早川義尚, 楠見淳子 刺胞動物ヒドラと共生緑藻の細胞内共生における相互作用 第85回日本植物学会, 東京, 2021年9月.
  • 金谷啓之, S. Park, J. Kim, 楠見淳子, S Krenenou, 猿渡悦子, 佐藤文, J. Lee, H Bang, 小早川義尚, C. Lim, 伊藤太一. 刺胞動物ヒドラにおける進化的に保存された睡眠メカニズム 細胞システム理解のためのシグナル応答原理解明の最前線 松田生理学研究会2020, オンライン, 2020年9月.
  • 伊藤太一 ショウジョウバエと時計遺伝子. 九州大学比較社会文化研究院総合演習, 2019年11月.
  • 伊藤太一 ショウジョウバエ概日リズムの制御メカニズム 三学会(日本動物・植物・生態学会)合同福岡県例会, 福岡, 2015年12月.
  • Outreach

  • 日本テレビ クイズ!あなたは小学5年生より賢いの? 監修.
  • Youtube,『【新感覚!教育バラエティ】とつげき!ちきゅうの研究室「らぶラボきゅ〜」脳がないのに眠る生き物がいるってホント!?睡眠のフシギ』にて子供向けに研究内容紹介など.  2021.12公開
  • NHK『チコちゃんに叱られる!』 4月30日放送回 『あなた(生き物)は眠る?』にて研究紹介
  • 科学雑誌Newtonで研究紹介(2021年1月号 FOCUS:脳をもたない生物も眠る-進化的に、脳よりも先に睡眠が獲得されたのかもしれない-)
  • Science誌における特集記事 The SIMPLEST OF SLUMBERS など海外メディアへの取材協力多数
  • 各国のインターネットニュース配信サイトで紹介(フォーブス『Hail Hydra! Even Brainless Animals Need Sleep, Say Biologists』など30件以上)
  • 研究成果の新聞掲載(2020年12月2日 京都新聞夕刊『脳がないのに眠れる?』など9紙)

  • Grants

    代表

  • 日本学術振興会科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽), 2022-2023年度 神経細胞を完全に喪失した「寝たきりヒドラ」は眠るのか?.
    総額6,500千円 (直接経費 5,000千円, 間接経費 1,500千円
  • 公益財団法人日揮・実吉奨学会 2022年度研究助成, 2022-2024年度 ヒドラ睡眠制御アトラスの構築.
    総額2,000千円 (直接経費 2,000千円)
  • 公益財団法人武田科学振興財団・2022年度ライフサイエンス研究助成, 2022-2027年度 刺胞動物をモデルとした睡眠制御因子の網羅的同定.
    総額2,000千円 (直接経費 1,900千円, 間接経費 100千円)
  • 公益財団法人稲盛財団2022年度稲盛研究助成, 2022-2023年度 ヒドラにおける睡眠量の雌雄差とオルニチン作用機序の関係性の解明.
    総額1,000千円 (直接経費 1,000千円)
  • 日本学術振興会科学研究費助成事業 基盤研究B, 2021-2024年度 脳を持たないヒドラで探る眠りの起源と変遷.
    総額17,680千円 (直接経費 13,600千円, 間接経費 4,080千円)
  • 日本学術振興会二国間交流事業 共同研究, 2021-2022年度 睡眠制御における進化発生学的解析.
    総額2,280千円 (直接経費 2,280千円)
  • 公益財団法人住友財団 2020年度基礎科学研究助成, 2020-2022年度 新規表現型スクリーニング法による睡眠制御化合物の探索.
    総額1,600千円 (直接経費 1,600千円)
  • 日本学術振興会科学研究費助成事業 若手研究, 2018-2020年度 概日リズム温度補償性の新規制御因子の解析.
    総額4,160千円 (直接経費 3,200千円, 間接経費 960千円)
  • 公益財団法人住友財団 2018年度基礎科学研究助成, 2018-2020年度 散在神経系のヒドラを用いた睡眠の起源の解明.
    総額1,400千円 (直接経費 1,400千円)
  • 日本学術振興会科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 2009-2011年度 膜輸送体ABCトランスポーターによる概日リズム制御機構の行動分子遺伝学的解析.
    総額2,100千円 (直接経費 2,100千円)
  • 分担

  • 日本学術振興会科学研究費助成事業 基盤研究C , 2022-2024年度 なぜメスはオスよりも寿命が長いのか?.
    総額3,300千円(内100千円予定), 代表:松本綾子 順天堂大学スポーツ健康科学研究科
  • 日本学術振興会科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽), 2021-2022年度 加齢で誘導される概日振動のエピジェネティク制御とその適応的意義の解明.
    総額5,000千円(内1,300千円), 代表:松本顕 順天堂大学医学部
  • 日本学術振興会科学研究費助成事業 基盤研究C, 2016-2019年度 加齢に伴う睡眠相の断片化に関わる神経回路網と分子メカニズムの同定.
    総額3,800千円(内1,000千円), 代表:松本顕 順天堂大学医学部
  • NEWS

  • 2023/05/21
  • 日本経済新聞に本研究室の研究内容(ヒドラの睡眠)が掲載されました。

  • 2023/04/01
  • 研究室を立ち上げました。

    CONTACT

    お問い合わせは以下までお願い致します。

    E-mail address: taichi.itoh AT kyudai.jp
    ATを@に変えてください

    電話番号:092-802-5840
    住所:〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡744 センター3号館 3309室