私たちヒトが夜眠りにつき朝目覚めるように、地球上の生物の多く（動物、植物、菌類、藻類など）は24時間周期のリズムで行動しています。こうした行動リズムは、全身の細胞が持つ「概日時計」と呼ばれる時計機能によって生み出されます。ヒトを含む哺乳類では、「クリプトクロム1（CRY1）」という細胞内に存在するタンパク質が、概日時計を動かすために重要な役割を果たすことが知られています。しかし、このリズムが繰り返される時間の長さ（周期長）が、なぜ24時間なのかについては不明な点が多く残されています。

そこでQBiC合成生物学研究グループを中心とする共同研究チームは、さまざまに機能を変化させたタンパク質を持つ遺伝子改変マウスを、効率よく作製する新たな手法「遺伝子導入マウス個体高速作製法」を開発しました（図）。この手法により、概日時計機能を失ったマウスにさまざまに機能を変化させたタンパク質をコードする遺伝子を導入し、概日時計の機能を補うことが可能になりました。実験の結果、CRY1タンパク質の特定領域がタイマーのように働き、マウスの周期長を決めていることを発見しました[1]。このタイマー領域はリン酸化修飾を受けていました。リン酸化とは、生体内でタンパク質の機能制御によくみられる化学修飾です。CRY1タンパク質内のリン酸化修飾が巧妙に時間を計ることにより、24時間の周期を正確に刻むと考えられます。

今後、このタイマー領域のリン酸化修飾を薬物で制御することができれば、概日時計の周期長をうまくコントロールすることができるようになります。例えば、概日リズムが24時間よりも長くなっているために、夜になっても寝付けず、朝起きられないといった概日リズム睡眠障害などの効果的な治療につながると期待できます。

また、これまでマウス全身の細胞の遺伝子を改変するには1年以上かかっていました。しかし、遺伝子導入マウス個体高速作製法を用いれば数カ月で作製できるようになり、睡眠のように個体全体が関わる生理現象と特定のタンパク質との関係を調べる際に価値ある技術になると考えられます。