이른바 체내 시계(일반 시계)의 24시간 주기의 일일 리듬 생성에는, 일일 시계를 구성하는 시계 유전자에 의한 「전사·번역 피드백 루프(이하, 전사 루프)」가 중요한 역할을 하고 있다고 생각해 왔다.한편, 전사나 번역 등의 생화학 반응은 온도에 따라 반응 속도가 변화하는 성질을 가지는 것에도 불구하고, 개일 시계는 온도 보상성(환경 온도가 변화해도 주기가 유지되는 성질)을 가지고 있다는 모순으로도 느껴지는 이상한 점이 있어, 생화학 반응의 속도를 지지하는 다른 구조의 존재가 제창되고 있었지만, 그 실체는 밝혀지지 않았다.

　본 연구에서는 세포가 가지는 일상시계의 온도 보상성에 영향을 미치는 인자를 찾았는데, 세포 내의 칼슘 이온(Ca2+) 농도를 제어하는 ​​단백질인 Na+/Ca2+ 교환 수송체(NCX)에 가고 했다. NCX는 환경 온도가 떨어지면 세포내 Ca2+의 유입을 촉진시켜 전사 루프의 속도 저하를 방지하는 것을 알 수 있으며, 이 저온성 Ca2+ 신호는 포유류뿐만 아니라 곤충, 식물, 박테리아의 일상시계에서도 기능 하는 것이 밝혀졌다.

　지금까지 발견된 시계 유전자는, 동물, 식물, 세균으로 보존성이 낮았기 때문에, 생물종마다 독립 진화했다고 생각되어 왔지만, 본 연구에 의해, 많은 생물종에서 세포내 Ca2+ 농도는 하루 주기로 증감을 반복하고 있기 때문에, 실은 세포내 Ca2+ 진동이 체내 시계의 기원이며, 그것을 제어하는 ​​NCX가 생명에 공통적인 시계 유전자라는 새로운 가능성이 제시되었다.

　실제로, NCX 기능이 저하된 동물에서는 하루 주기의 행동 리듬이 현저하게 장해되는 것이나, NCX 활성을 저해하는 약제를 사용하면 개일 시계의 주기나 시각을 제어할 수 있는 것도 본 연구에서 분명해진다 있다.이러한 발견은 체내 시계를 조작하는 기술 개발에 새로운 길을 개척함과 동시에 생명의 공통 조상에서의 체내 시계의 탄생을 아는 단서를 제공하고 있다.

논문 정보:【Science Advances】Na+/Ca2+ exchanger mediates cold Ca2+ signaling conserved for temperature-compensated circadian rhythms