2021 Fiscal Year Annual Research Report
哺乳類の概日リズムにおける時計遺伝子転写振動の役割に関する研究
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19K06769
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
明石 真 山口大学, 時間学研究所, 教授 (30398119)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 概日時計 / 概日リズム / 時計遺伝子 / Period / Cryptochrome |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類においては、負のフィードバック機構によって生み出される「Cryptochrome（Cry）とPeriod（Per）の両遺伝子における細胞自律的な転写の概日リズム」が、概日時計の振動中枢メカニズムだと考えられてきた。しかしながら、両遺伝子が概日時計の機能発現に不可欠であることは遺伝子ノックアウトの研究により明確であったが、これらの細胞自律的な転写リズムが本当に概日時計の機能発現に必要か否かは不明なままだった。
そこで、今回の研究では、Cry遺伝子の細胞自律的な転写の概日リズムに不可欠なゲノム領域を特定して、これを破壊することにより同リズムが概日時計の機能発現に不可欠か否かを検証した。その結果、Cry遺伝子の細胞自律的な転写リズムが無くても、個体や組織の概日リズムの周期は長くなるものの、概日時計は堅牢に機能していることが確認された。重要なことに、細胞自律的なレベル（分散培養下の細胞）では、Cry遺伝子の転写リズムの停止によってPer遺伝子の転写リズムも停止しているにもかかわらず、Perタンパク質において量的な概日リズムが保たれていることがわかった。そして、私たちは、この転写に依存しないPerタンパク質量の概日リズムは、Perタンパク質の半減期制御における細胞自律的な概日リズムによって生じていることを発見した。
以上から、本研究成果によって、CryとPerの両遺伝子における細胞自律的な転写リズムは概日時計の機能発現において不可欠ではなく、これらの転写リズムの消失に対してPerタンパク質量の細胞自律的な概日リズムが補償的に作用することで概日時計の機能が維持されることが明らかになった。
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