概日時計の分子機構:遺伝子発現から行動リズムまで

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11470018
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 岡村 均 神戸大学, 医学部, 教授 (60158813)
• 研究分担者: 山口 瞬 神戸大学, 医学部, 助手 (70304087)
• キーワード: ノックアウトマウス / cry / 時計遺伝子 / mPer1プロモーター / E-box / トランスジェニックマウス / ルシフェラーゼ / 概日リズム

研究概要

体内時計が全く動いていないmCry1/mCry2ノックアウトマウスの視交叉上核、及び肝臓で、時計遺伝子の発振ループが全く止まっていることを発見した。このことは、CRY1,CRY2は非常に強いPer1遺伝子の転写抑制作用がある光修復酵素Cryが哺乳類の時計発振機構の抑制機構の中軸に位置するという考えを補強している。PER1/PER3、PER2/PER3はショウジョウバエには見られず、哺乳類に特異的な核内への時計遺伝子蛋白の全く新しい移行システムである事をを解明した。また、時計遺伝子のネガティブフィードバック機構を補助し、その振幅を増大するという新しい時計転写因子dbpを報告した。このdbpはこれまで知られていなかった結合領域に結合し、mPer1の転写活性を上げることを証明した。dbpの転写もE-boxを介して強く時計遺伝子に制御されており、mPer1とdbpの発現位相はほぼ同様であることが解明された。ただし、蛋白レベルでは、mPER1の発現は遅れるがDBPは即座に起こった。mPer1プロモーターの転写解析の結果、2つの転写開始点を見つけた。発光遺伝子導入トランスジェニックマウス(時計遺伝子プロモーターが活性化するとホタル発光遺伝子ルシフェラーゼが発現し、投与したルシフェリン基質によって光るマウス)を作成した。また、このマウスの視交叉上核の直上に微小光ファイバーを挿入し、連続的に数日間、昼に高く夜に低い、時計遺伝子発現をリアルタイムで検出する事に成功した。

研究成果

• [文献書誌] Yagita K. et al.: "Dimerization and nuclear entry of mPER proteins in mammalian cells"Genes & Development. 14巻. 1353-1363 (2000)
• [文献書誌] Yamaguchi S. et al.: "Role of DBP in the circadian oscillatory mechanism"Molucular and Cellular Biology. 20巻. 4773-4781 (2000)
• [文献書誌] Yagita K. et al.: "Forskolin induces circadian gene expression of rPer1, rPer2 and dbp in mammalian rat-1 fibroblasts"FEBS Letter. 465巻. 79-82 (2000)
• [文献書誌] Yan L. et al.: "Distribution and circadian expression of dbp in SCN and extra-SCN areas in the mouse brain."Journal of Neuroscience Research. 59巻. 291-295 (2000)
• [文献書誌] Moriga T. et al.: "N-methyl-D-aspartate receptor subtype 2C is not involved in circadian oscillation or photic entrainment of the biological clock in mice."Journal of Neuroscience Research. 61巻. 663-673 (2000)
• [文献書誌] Yamaguchi S. et al.: "The 5'upstream region of mPer1 gene contains two promoters and is responsible for circadian oscillation."Current Biology. 10巻. 873-876 (2000)
• [文献書誌] Horikawa K. et al.: "Non-photic entrainment by 5-HT1A/7 receptor agonists accompanying with reduction of Per1 and Per2 expression."Journal of Neuroscience. 20巻. 5867-5873 (2000)