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記憶、学習、情動、概日リズムなどの脳の高次機能は、遺伝子の発現調節によって支えられている。ホタルの発光酵素であるルシフェラーゼをレポーターとして、神経細胞における遺伝子の発現変化を、遺伝子工学的手法を用いて可視化することを試みた。ルシフェラーゼには、蛋白分解促進配列やmRNA分解促進配列を付け、ダイナミックな反応性を示すよう改良されたものを用いた。種々の脳機能に関連して発現することの知られている遺伝子、c-fos、Arc、Zif268、mPer1のプロモーターをルシフェラーゼにつなぎ、これらの遺伝子の転写調節の変化を高感度でモニタリングできる系の開発を行った。これらのコンストラクトを、初代培養したラット海馬神経細胞に導入し、発光を経時的に観測することで転写レベルの変化をリアルタイムに観察できる系を開発した。また、記憶、学習に重要なNMDA受容体やMAPキナーゼの活性化に対応して反応することが知られている、serum response elementの配列に、ルシフェラーゼをつないだコンストラクトも作成し、NMDA受容体やMAPキナーゼの活性化をモニターできる系も開発した。Arcのプロモーターとしてマウスのゲノムから単離した7.1kbの領域を用いたが、海馬神経細胞において、発光を長期間モニターするのに十分な活性を示すことを明らかにした。また、NMDA受容体の活性化に対応して反応する領域の検索も行った。
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