実験用マウスはメラトニンを合成できないので合成できるようにした


生体リズムに重要な役割を持つといわれるメラトニンが体内でどんなはたらきをしているのか気になりますよね。


•メラトニンは生体内で合成される内分泌ホルモンであることから安全性が高い

ここからはメラトニンの主なはたらきである生体リズムの調整機能、催眠作用、抗酸化作用について解説していきます。

メラトニンはその睡眠作用から欧米で睡眠薬としてドラッグストアで販売されています。

と考えられており、また生物時計の調節や睡眠誘発作用があることから注目さ

しかし、メラトニンの睡眠作用は不眠症を改善するほどの効果はなく、就寝前に服用しても寝付きを少し良くする程度のものとされています。

抗酸化作用とは蓄積することで老化やがん、しわ、しみなどの原因になる「活性酸素」から体を守る作用のことです。

メラトニンは松果体において生合成されるホルモンであり、概日リズムや季節性繁殖 ..

メラトニンは季節リズムや概日リズムなど、さまざまな生物に欠かせない生体リズムに重要な役割があります。

メラトニンの抗酸化作用は抗酸化物質として知られるビタミンCやビタミンEよりも強いといわれています。

不思議なことに、実験用マウスの多くの系統がメラトニンを合成しない。

実際にメラトニンの抗酸化作用によって、マウスの寿命を延ばす効果や神経細胞を守る効果があることが報告されています[3]。

このようにメラトニンは抗酸化作用が期待できるため、老化やしみ、しわなどの予防につながるかもしれませんね。


トニンに変換する際に必要な酵素の合成を抑える。このために光があると、メラトニンが

また就寝前のパソコン、スマートフォンなどの使用もメラトニンの分泌に悪影響を与える可能性があることが報告されています。

メラトニンは、トリプトファンを出発物質にセロトニンを経て、脳の松果体で合成されるホルモ

メラトニンの分泌を促し快適な睡眠をとるために、就寝前はスマホやパソコンを使用せず照明の明るさを抑えた部屋で休むようにしましょう。

[PDF] 生殖とメラトニン ―卵巣加齢と生殖補助医療（ART）への応用―

メラトニン不足によって生体リズムが崩れないように、メラトニンの分泌を促す方法を知りたいという方もいらっしゃるのではないでしょうか。

しかも夜になるとセロトニンはお眠りモードのメラトニンが生合成される ..

一方で、GPCRの構造を網羅的に比較したところ、Giシグナル伝達受容体では、細胞内側の空間がGsシグナル伝達受容体に比べて狭いという特徴がわかりました（図4）。さらにGsシグナル伝達受容体に比べて、Giシグナル伝達受容体では細胞内ループなどを介した相互作用が弱く、GiのC末端のみで相互作用していることが明らかになりました。イタリアScuola Normale Superiore di PisaのRaimondi准教授による構造情報を用いたバイオインフォマティクス解析の結果から、Gsシグナル伝達受容体間ではGタンパク質と受容体の相互作用が保存されている一方で、Giシグナル伝達受容体ではばらつきが大きく、受容体ごとにやや柔軟な相互作用を形成していることが明らかになりました。以上からGi共役とGs共役の選択性はTM6の構造変化の程度の違いだけで決まるというこれまでの考えに対し、受容体の細胞内側の空間的な特徴や、細胞内ループを介したGタンパク質との相互作用など、より多くの要素が複合的に選択性に寄与することが明らかになりました。

メラトニン（Melatonin）とは、脳の「松果体」という部分で分泌されるホルモン。体内時計に作用し、概日リズムを調節する効果があります。

今回、東京大学大学院理学系研究科の岡本紘幸大学院生、西澤知宏准教授（研究当時）、濡木理教授らの研究グループは、クライオ電子顕微鏡による単粒子解析法を用いて、リガンドが結合し活性化したメラトニン受容体MT1およびGiタンパク質三量体で構成されるシグナル伝達複合体の立体構造を解明しました（図1）。これにより、メラトニン受容体が活性化するメカニズムを明らかにしました。さらに、東北大学の井上飛鳥准教授の開発したGiタンパク質三量体の活性化検出法を用いたメラトニン受容体の変異体解析により、先行研究では明らかとなっていなかった受容体の活性化に重要なアミノ酸残基を新しく特定することに成功しました（図2）。

[PDF] 項 内 容 名称 メラトニン、松果体ホルモン [英]Melatonin [学名]

本研究における活性化型のメラトニン受容体の立体構造と、先行研究のX線結晶構造解析による不活性型の立体構造とを組み合わせることで、計算機シミュレーションによるメラトニン受容体の薬剤探索が加速することで、不眠症や、時差ボケなど概日リズムの乱れによる体調不良に対する治療薬の開発へとつながることが期待されます。

眠れない人のサプリとしてGABA、グリシン、テアニン、メラトニンなどがメジャーです。 ..

近年、X線結晶構造解析によって、睡眠障害の治療薬が結合した状態でメラトニン受容体の立体構造が報告され、薬剤の認識機構などが解明されました。しかし一連の構造解析では、受容体の安定化のために様々な変異が導入された、生理活性を示さないような変異体が用いられていました。そのため、受容体を活性化状態にする作動薬が結合しているにも関わらず不活性化型の構造を示しており、生理的な状況を反映していない状態でした。以上から、メラトニン受容体がリガンドによって活性化するメカニズムは不明なままであり、治療薬の開発に求められる詳細な作動メカニズムは解明されていない状況にありました。

から活性型分子を作り出す経路があることが明らかになりました。これは植物ホルモンの

セロトニンの材料となる栄養素を摂取することもメラトニンの生合成を促すことにつながります。

[PDF] メラトニン受容体のシグナル伝達複合体の構造を解明

メラトニンは夜間に分泌され、睡眠の誘導や概日リズムの制御に関与するホルモンです。分泌されたメラトニンは、膜受容体タンパク質であるGPCRの一種のメラトニン受容体に結合し、メラトニン受容体がGiタンパク質三量体を介して細胞内に抑制性シグナルを伝達することで、最終的に睡眠の誘導などの生理作用をもたらします。これらの生理作用の重要性から、メラトニンおよびメラトニン受容体は、睡眠障害などの治療標的として注目を集めており、多くの作動薬が開発され、臨床に用いられていますが、これらの薬剤がどのようにしてメラトニン受容体に作用してシグナルを伝えるのかに関してはあまり分かっていませんでした。

殖腺刺激ホルモン放出抑制ホルモンの発現が高まり、生殖機能障害が起きる可能

セロトニンを生成するには材料となるトリプトファンのほか、炭水化物や「ビタミンB6」も欠かせません。

文部科学省「」をもとに執筆者作成

今回、東京大学大学院理学系研究科の濡木理教授らのグループは、クライオ電子顕微鏡による単粒子解析法でメラトニン受容体MT1とGiタンパク質三量体で構成されるシグナル伝達複合体の立体構造を解明しました。さらに国内外の複数の研究室との共同研究の下で機能解析やバイオインフォマティクス解析を行い、受容体の活性化メカニズムやGiタンパク質三量体と選択的に結合する機構を明らかにしました。この研究成果により、睡眠障害の治療薬開発が促進されると共に、GPCRとGタンパク質との選択的なシグナル伝達に関する研究が進展することが期待されます。

文部科学省「」をもとに執筆者作成

松果体（しょうかたい）から分泌されるホルモン。魚類や両生類に始まり、鳥類、齧歯（げっし）類、ヒトを含めた霊長類に至るまで多くの動物で産生され、繁殖や渡り鳥の飛来などの季節性リズムや、日々の睡眠や体温、ホルモン分泌などの概日リズム（サーカディアンリズム）の調節に関わっている。

生合成・分泌・機能

睡眠は我々の生命維持に必須であり、ホルモンなど多様な情報伝達物質で制御されます。本研究で着目したメラトニンは特に睡眠の誘導で中心的な役割を果たし、その過程ではGPCRの一種であるメラトニン受容体とGiタンパク質三量体による神経細胞の活動を抑制するシグナルが重要となります。メラトニン受容体は睡眠障害に対する治療標的として注目され、2010年に不眠症治療薬ラメルテオン（商品名ロゼレム）が承認されています。そのため、メラトニン受容体を含むシグナル伝達複合体の構造決定は睡眠のメカニズムの原子レベルでの理解のみならず、より効果的な薬の開発に貢献します。近年メラトニン受容体の結晶構造が報告されましたが、これらは不活性型構造を示しており、メラトニン受容体の活性化に伴う構造変化やシグナル伝達因子であるGiタンパク質三量体と選択的に共役する機構は不明なままでした。