視交叉上核神経細胞におけるサーカディアンリズムの発現とPAS関連遺伝子

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11233201
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本間 研一 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (40113625)
• 研究分担者: 白川 哲夫 北海道大学, 歯学部・附属病院, 講師 (00187527) ; 安倍 博 北海道大学, 大学院・医学研究科, 講師 (80201896) ; 本間 さと 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (20142713)
• キーワード: 視交叉上核 / 時計遺伝子 / 生物時計 / ニューロン / 行動リズム / 遺伝子変異動物 / 組織培養 / リズム同調

研究概要

1.視交叉上核サーカディアンリズムの発現とPAS関連時計遺伝子の役割
新生児ラットから得た視交叉上核分散培養系および組織培養系を用いて神経活動リズムを長期間測定し、(1)時計ニューロン間のリズム同調にシナプス連絡が必要である、(2)TTXは時計ニューロン間の脱同調だけでなく、リズム周期や位相も変化させる、(3)視交叉上核腹外側部と背内側部では時計ニューロンの密度、安定性が異なることを明らかにした。
2.PAS関連時計遺伝子産物の代謝回転とフィードバック機構
視交叉上核および網膜における時計遺伝子(Per1,2,Clock,BMAL1)をin situ hybridization法やノーザンブロット法で計測し、(1)光による視交叉上核Per1の発現はフリーラン周期に依存して変化する、(2)網膜における時計遺伝子の発現パターンはPer2を除いて視交叉上核とは異なり、また光反性も異なっている、(3)網膜におけるPer1,Per2の発現はアマクリン細胞のある内顆粒層に強く、視細胞のある外顆粒層では弱い、ことを明らかにした
3.サーカディアンリズムの同調に於けるPAS関連時計遺伝子産物の役割
メタンフェタミン(MAP)慢性投与ラットや行動リズムが分離するSCマウスを用いて、時計遺伝子の発現をin situ hybridization法で解析し、(1)MAP処置ラットではメラトニンリズムや視交叉上核のPer1,Per2発現リズムが行動リズムから乖離する、(2)頭頂皮質や線条体のPer1,Per2発現リズムは視交叉上核リズムから乖離し、行動リズムと同調を維持する、また、(3)SCスプリットマウスにおいて行動リズムが分離している時期と連続している時期では、Per1,2,3発現リズムは視交叉上核では本質的に差が無いが、頭頂皮質では行動リズムの分離に対応して遺伝子発現リズムが2相性となることを明らかにした

研究成果

• [文献書誌] K.Shinohara, et al.: "Circadian release of excitatory amino acids in the suprachiasmatic nucleus culture is Ca2+-independent."Neurosci.Res.. 36. 245-250 (2000)
• [文献書誌] M.Ikeda, et al.: "cDNA Cloning of a novel bHLH-PAS transcription factor superfamily gene, BMAL2 : Its mRNA expression, subcellular distribution, and chromosomal localization."Biochem.Biophys.Res.Comm.. 261. 493-502 (2000)
• [文献書誌] T.Shirakawa, et al.: "Synchronization of circadian firing rhythms in cultured rat suprachiasmatic nucleus."Europ.J.Neurosci.. 12. 2833-2838 (2000)
• [文献書誌] S.Masubuchi, et al.: "Clock genes outside the suprachiasmatic nucleus involved in manifestation of locomotor activity rhythm in rats."Europ.J.Neurosci.. 12. 4206-4214 (2000)
• [文献書誌] S.Honma, et al.: "Synaptic communication of cellular oscillations in the rat suprachiasmatic neurons."Neurosci.Lett.. 294. 113-116 (2000)
• [文献書誌] M.Namihira, et al.: "Circadian pattern, light responsiveness and localization of clock gene, rPer1 and rPer2, expressions in the rat retina."NeuroReport,. 12. 471-475 (2001)
• [文献書誌] Abe H, et al.: "Clock genes expressions in the suprachiasmatic nucleus and other areas of the brain during rhythm splitting in CS mice."Mol.Brain Res.. (2001)
• [文献書誌] Y.Tanahashi, et al.: "Continuous measurement of targeted promotor activity by a secreted bioluminescence reporter, Vargula hilgendorfii, luciferase."Anal Biochem,. (2001)
• [文献書誌] T.Suzuki, et al.: "Quantitative trait locus analysis of abnormal circadian period in CS mice."Mammalian Genome,. (2001)