概日リズム
キーワード:生物リズム、同期現象、シアノバクテリア、クラゲ、イカ
2011.10~2014.04.



伊藤 浩史(いとう ひろし) | データ更新日:2023.04.24 |

主な研究テーマ
研究業績
主要著書
主要原著論文
1. | Motohide Seki, Hiroshi Ito, Evolution of self-sustained circadian rhythms is facilitated by seasonal change of daylight, 10.1098/rspb.2022.0577, 2022.11. |
2. | Takuma Sugi, Hiroshi Ito, Masaki Nishimura, Ken H. Nagai, C. elegans collectively forms dynamical networks, Nature communications, 10.1038/s41467-019-08537-y, 10, 1, 2019.01, [URL], Understanding physical rules underlying collective motions requires perturbation of controllable parameters in self-propelled particles. However, controlling parameters in animals is generally not easy, which makes collective behaviours of animals elusive. Here, we report an experimental system in which a conventional model animal, Caenorhabditis elegans, collectively forms dynamical networks of bundle-shaped aggregates. We investigate the dependence of our experimental system on various extrinsic parameters (material of substrate, ambient humidity and density of worms). Taking advantage of well-established C. elegans genetics, we also control intrinsic parameters (genetically determined motility) by mutations and by forced neural activation via optogenetics. Furthermore, we develop a minimal agent-based model that reproduces the dynamical network formation and its dependence on the parameters, suggesting that the key factors are alignment of worms after collision and smooth turning. Our findings imply that the concepts of active matter physics may help us to understand biological functions of animal groups.. |
3. | Murayama Y, Kori H, Oshima C, Kondo T, Iwasaki H, Ito H, Low temperature nullifies the circadian clock in cyanobacteria through Hopf bifurcation, Proceedings of National Academy of Sciences, 114, 5641-5646, 2017.05, Cold temperatures lead to nullification of circadian rhythms in many organisms. Two typical scenarios explain the disappearance of rhythmicity: the first is oscillation death, which is the transition from self-sustained oscillation to damped oscillation that occurs at a critical temperature. The second scenario is oscillation arrest, in which oscillation terminates at a certain phase. In the field of nonlinear dynamics, these mechanisms are called the Hopf bifurcation and the saddle-node on an invariant circle bifurcation, respectively. Although these mechanisms lead to distinct dynamical properties near the critical temperature, it is unclear to which scenario the circadian clock belongs. Here we reduced the temperature to dampen the reconstituted circadian rhythm of phosphorylation of the recombinant cyanobacterial clock protein KaiC. The data led us to conclude that Hopf bifurcation occurred at ∼19 °C. Below this critical temperature, the self-sustained rhythms of KaiC phosphorylation transformed to damped oscillations, which are predicted by the Hopf bifurcation theory. Moreover, we detected resonant oscillations below the critical temperature when temperature was periodically varied, which was reproduced by numerical simulations. Our findings suggest that the transition to a damped oscillation through Hopf bifurcation contributes to maintaining the circadian rhythm of cyanobacteria through resonance at cold temperatures.. |
4. | Shingo Gibo, Hiroshi Ito, Discrete and ultradiscrete models for biological rhythms comprising a simple negative feedback loop, Journal of Theoretical Biology, 2015.05. |
5. | Yuuki Kawasaki, Hiroshi Ito*(corresponding author), Hisashi Kajimura, Equilibrium frequency of endosymbionts in multiple infections based on the balance between vertical transmission and cytoplasmic incompatibility, PLoS ONE, 10.1371/journal.pone.0094900, 9, e94900, 2014.04. |
6. | Nakajima M*, Ito H*, Kondo T.(*Equally contributed), In vitro regulation of circadian phosphorylation rhythm of cyanobacterial clock protein KaiC by KaiA and KaiB, FEBS Letters, 10.1016/j.febslet.2010.01.016, 584, 898-902, 2010.01. |
7. | Ito H*, Mutsuda M, Murayama Y, Tomita J, Hosokawa N, Terauchi K, Sugita C, Sugita M, Kondo T, Iwasaki H*. (*Equally contributed), Cyanobacterial daily life with Kai-based circadian and diurnal genome-wide transcriptional control in Synechococcus elongatus., Proceedings of National Academy of Sciences , 10.1073/pnas.0902587106, 106 (2009), 14168-14173, 2011.07. |
8. | Ito H, Kageyama H, Mutsuda M, Nakajima M, Oyama T, Kondo T., Autonomous synchronization of the circadian KaiC phosphorylation rhythm, Nature Structural and Molecular Biology, 10.1038/nsmb1312, 14, 1084-1088, 2007.11, [URL]. |
9. | Yoshida T*, Murayama Y*, Ito H*, Kageyama H, Kondo T. (*Equally contributed), Non-parametric entrainment of the in vitro circadian phosphorylation rhythm of cyanobacterial KaiC by temperature cycle , Proceedings of National Academy of Sciences, 10.1073/pnas.0806741106, 106, 1648-1653, 2009.01. |
主要学会発表等
学会活動
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2023.04.01~2023.07.01, 時間生物学会年会, プログラム委員.
2023.04.08~2023.08.08, 九州山口リズム研究会10, 世話人.
2021.11.20~2021.11.21, 時間生物学会年会, 組織委員.
2022.09.11~2022.09.11, CyanoClock3.0, 世話人.
2020.08.08~2020.08.08, 九州山口リズム研究会9, 世話人.
2019.04.05~2019.04.06, 九州山口リズム研究会8, 世話人.
2018.04.07~2018.04.07, 九州山口リズム研究会7, 世話人.
2014.11.08~2014.11.09, 時間生物学会, 座長(Chairmanship).
2012.11.24~2012.11.25, 時間生物学会, 座長(Chairmanship).
2017.04.07~2017.04.09, 九州山口リズム研究会6, 世話人.
2016.04.09~2016.04.09, 九州山口リズム研究会5, 世話人.
2015.03.07~2015.03.08, 九州山口リズム研究会4, 世話人.
2014.11.07~2014.11.09, 時間生物学会年会, シンポジウム世話人.
2014.03.14~2014.03.15, 九州山口リズム研究会3, 世話人.
2013.03.16~2013.03.18, 九州山口リズム研究会2, 世話人.
2012.03.02~2012.03.02, 九州山口リズム研究会, 世話人.
2011.08.06~2011.08.07, 生物リズム若手研究者の集い2011, 世話人.
2010.08.07~2010.08.08, 生物リズム夏の学校, 世話人.
学術論文等の審査
年度 | 外国語雑誌査読論文数 | 日本語雑誌査読論文数 | 国際会議録査読論文数 | 国内会議録査読論文数 | 合計 |
---|---|---|---|---|---|
2022年度 | 3 | 3 | |||
2016年度 | 2 | 1 | 3 | ||
2015年度 | 2 | 2 | |||
2014年度 | 2 | 2 | |||
2013年度 | 2 | 1 | 3 | ||
2012年度 | 1 | 1 | 2 |
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
Universite de Grenoble Alps, France, 2020.03~2020.03.
Universite de Grenoble Alps, France, 2019.08~2019.08.
Universite de Grenoble Alps, France, 2018.07~2018.07.
Universite de Grenoble Alps, France, 2018.03~2018.03.
Universite de Grenoble Alps, France, 2017.08~2018.01.
ジョセフ・フーリエ大学, France, 2016.02~2016.03.
ジョセフ・フーリエ大学, France, 2015.08~2015.11.
受賞
日本時間生物学会学術奨励賞, 日本時間生物学会, 2018.10.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2018年度~2022年度, 新学術領域研究, 代表, コントローラブルな生物リズム・パターンの創成.
2017年度~2018年度, 若手研究(B), 代表, ノイズ刺激による概日リズムの同期.
2014年度~2015年度, 挑戦的萌芽研究, 代表, 温度補償性を持つ生物リズムの探索.
2012年度~2013年度, 新学術領域研究, 代表, 試験管内概日リズム同期現象のモデル化.
2012年度~2013年度, 若手研究(B), 代表, 低温環境下の概日リズムの普遍的振る舞い.
2009年度~2011年度, 特別研究員奨励費, 代表, 明確な明暗サイクルの無い条件下での概日時計の同期.
2007年度~2008年度, 特別研究員奨励費, 代表, In Silico再構成による生化学振動子を中核とした生物時計の機能解析.
学内資金・基金等への採択状況
2020年度~2020年度, QRわかば, 代表, 熱帯植物からせまる概日時計進化シナリオの解明.
2017年度~2017年度, 芸術工学研究院教員海外派遣制度, 代表, 芸術工学研究院教員海外派遣.
2015年度~2016年度, 研究大学強化促進事業における 研究者短期招聘・派遣プログラム, 代表, シアノバクテリア1細胞の概日リズムの観察に関する国際共同研究の設立.
2015年度~2015年度, 教職員の海外派遣等支援, 代表, シアノバクテリア1細胞の概日リズムの観察に関する国際共同研究の設立.
2013年度~2013年度, 大型外部資金獲得のためのプロジェクト研究, 代表, 共鳴による概日リズムの振幅制御.


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