概日時計中枢(視交叉上核)と末梢組織の相互作用による概日リズム同調機構の解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13041013
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 程 肇 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (00242115)
• キーワード: 時計遺伝子 / Period 1 / 視交叉上核

研究概要

生物には概日リズムとよばれる、行動や生化学的活動を支配する24時間に近い周期を持つ活動リズムが見い出される。今まで個々の細胞の計時機能を簡便に同時測定する手段がなかったために、概日時計(中枢視交叉上核;SCN)と末梢、或いは時計細胞間の相互作用の解析がなされていなかった。哺乳類の時計遺伝子Per1の転写翻訳産物量は、マウスSCNで明暗及び恒暗条件下、明期で高く暗期に低い自律的な日周変動を示した。そこで、Per1の発現をin vivoでモニターするためにPer1::1uc融合遺伝子のトランスジェニックマウスを作製した。得られたPer1::1ucトランスジェニックマウスのSCNスライス培養系では、luciferase活性が約2ヶ月間約24時間の周期で発現振動した。また、いくつかの末梢組織(肝臓や筋肉)の培養系でもluciferase発現日周リズムは2-6周期保たれた。さらに、SCNと末梢組織の概日時計振動は、光同調過程において通常とは異なり脱同調し、いわゆる時差ぼけとはSCNと末梢組織での概日リズムの脱同調であることを明らかにした。そこで、この検出系を用いて、中枢と末梢の示す概日リズム間の相互作用に機能する分子の同定を進めている。また、SCN細胞間の相互作用のを解析するために、Per1::1uc動物のSCNスライス培養に対する、顕微鏡及びCCDカメラを用いた二次元計時的発光モニター系を開発することができた。現在、一細胞レベルでの解像度を有するこのシステムを用いて、概日リズム形成並びに同調に寄与するSCNの機能的解剖を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Abe M, Herzog ED, Yamazaki S, Straume M, Tei H, Sakaki Y, Menaker M, Block GD: "Circadian rhythms in isolated brain region"J.Neuroscience. 22. 350-356 (2002)
• [文献書誌] Yamazaki S, Straume M, Tei H, Sakaki Y, Menaker M, Block GD: "Effects of aging on the circadian rhythms of central and peripheral mammalian clocks"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 99. 10801-10806 (2002)
• [文献書誌] Constance CM, Green CB, Tei H, Block GD: "Bulla gouldiana period exhibits unique regulation at the mRNA and protein levels"J.Biol.Rhythms. 17. 413-427 (2002)
• [文献書誌] Kojima S, Hirose M, Tokunaga K, Sakaki Y, Tei H: "Structural and functional analysis of 3' untranslated region of mouse period1 mRNA"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 301. 1-7 (2003)