今年度は、前年度に引き続き、哺乳類概日時計の分子メカニズムを解析した結果、以下に示す新たな知見が得られた。現在までの報告によると、哺乳類概日時計の分子メカニズムは、転写のネガティブフィードバックループによって説明される。すなわち、転写因子のBMAL1タンパク質とCLOCKタンパク質がPeriodタンパク質とCryptochromeタンパク質の転写を促進し、転写翻訳されたPeriodタンパク質とCryptochromeタンパク質がBMAL1タンパク質とCLOCKタンパク質の転写活性を抑制する。この時、Periodタンパク質とCryptochromeタンパク質が結合して、Cryptochromeタンパク質によりPeriodタンパク質が核移行することが知られている。しかしながら、このPeriodタンパク質の核移行がどのような意義をもつのか、またこの結合によってCryptochromeタンパク質にどのような変化が起こるのか、その詳細は明らかにされていなかった。今年度の研究では、まず、Periodタンパク質の核移行により、Periodタンパク質によるBMAL1:CLOCKの転写抑制が促進されることを明らかにした。また、Periodタンパク質とCryptochromeタンパク質の結合により、Cryptochromeタンパク質が安定化され、その半減期が長くなることを見い出した。さらに、細胞内に多量のPeriodタンパク質が存在する際、Cryptochromeタンパク質の存在量が少量であれば、Cryptochromeタンパク質が細胞質にアンカーされることが示唆された。これは、Periodタンパク質のリン酸化酵素であるCasein kinase I・により促進される。以上の結果により、Cryptochromeタンパク質によるPeriodタンパク質の核移行はPeriodタンパク質による転写抑制を促進し、一方Periodタンパク質はCryptochromeタンパク質を安定化することでその蓄積を促し、転写抑制効果を増幅していることが明らかにされた。また、細胞内のPeriodタンパク質が多くCryptochromeタンパク質が少ない時は、両タンパク質は細胞質に存在し転写抑制能が乏しいのに対し、Cryptochromeタンパク質が増加してくると両タンパク質の核への蓄積が起こり、強力な転写抑制が起こることが示唆された。
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