理论物理学が解き明かす体内时计の新たな仕组み―遗伝子活性の时间的な変化の形がカギ―

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 國廣悌二 基础物理学研究所特任教授、儀保伸吾 理化学研究所客員研究員、黒澤元 同専任研究員、初田哲男 同部門長の共同研究グループは、私たちの睡眠と覚醒のタイミングをつかさどる「体内時計」の周期が、温度に影響されない仕組みを、理論物理学の手法を用いて明らかにしました。

 本研究の成果は、体内时计の仕组みを新しい视点から説明する理论的枠组みを提供するものです。

 普通は温度が高くなると化学反応は速くなって周期も短くなりそうですが、体内时计は、温度が変わっても约24时间の周期を保ちます(「温度补偿性」)。なぜ温度にかかわらず体内时计が周期を一定に保てるのかは长年の谜でした。

 本共同研究グループは、体内时计の数理モデルを、理论物理学の手法であるくりこみ群法を用いて解析し、遗伝子活性(遗伝子からつくられる尘搁狈础の量)の时间的な変化の形(波形)が、高温になるとひずむこと(具体的には、尘搁狈础の量が増える时间よりも减る时间の方が长くなること)が周期を安定化するカギであることを示しました。また、これまで発表された実験データを解析することで、高温になると波形のひずみが実际に大きくなることを実証しました。さらに、この波形のひずみは、体内时计が昼夜のリズム(光サイクル)に合わせるためにも重要であることを示しました。

 本研究成果は、2025年7月22日に、国際学術誌「PLoS Computational Biology」にオンライン掲載されました。

文章を入れてください
体内時計の仕組み: ?温で遺伝?活性の波形がひずむことで周期を保つという理論とその検証
研究者のコメント
「理论物理学の方法を使うことで、これまでにできなかった详细な解析が可能になりました。この研究は体内时计の仕组みに迫るだけでなく、さまざまな振动现象に普遍的な性质を解き明かすと期待しています。」(仪保伸吾)
研究者情报
研究者名
Teiji Kunihiro
书誌情报
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【书誌情报】
Shingo Gibo, Teiji Kunihiro, Tetsuo Hatsuda, Gen Kurosawa (2025). Waveform distortion for temperature compensation and synchronization in circadian rhythms: An approach based on the renormalization group method. PLoS Computational Biology, 21, 7, e1013246.