時計遺伝子による皮膚の日内リズムの解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15659045
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 岡村 均 神戸大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (60158813)
• 研究分担者: 西村 正高 神戸大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (40324917) ; 八木田 和弘 神戸大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (90324920)
• キーワード: 生体リズム / 皮膚 / per2 / 免疫組織化学 / ノーザンブロット / ケラチノサイト

研究概要

時計遺伝子の発見とともに体内時計のある視交叉上核以外の皮膚を含む末梢臓器に時計遺伝子がリズミックに発現することが注目された。今回着目するのは、皮膚における時計遺伝子の発現で、この分子メカニズムを解明する。この末梢臓器における時計機構の発見により、体内の24時間リズムは、視床下部の視交叉上核を頂点とし、他の神経系や内分泌系を中間とし、末梢臓器を底辺とする階層的時計機構により精妙に制御されていると想定されている。従来より、皮膚の代謝・血管・運動・立毛・発汗・細胞分裂像が日内リズムを呈することは知られているが、体系的に検索はされていない。今回我々は、正常マウスにおける時計遺伝子の日内リズムを検索し、皮膚のサーカディアンリズムと活動の相関を検索した。
時計遺伝子mPer1,mPer2の皮膚における日周変動を、ノーザンプロットにて4時間毎、12時間明・12時間暗の明暗条件下で検索すると、著明な昼夜差が認められた。次に、これらの変化が、光刺激によるものか、内因性リズムによるものかを判別するため、恒常暗条件下で検索しても、著明な昼夜差が認められた。この結果は、皮膚にも内因性リズムが存在すること、時計のコア・ループによる発振が行われていることを示唆する。
哺乳類時計遺伝子の中でリズム発振に最も重要な遺伝子と目されるmPer2遺伝子の産物であるmPER2蛋白質に対する特異的抗血清を用いて、免疫組織化学的手法を用いて、皮膚におけるサーカディアンリズムを検索した。ケラチノサイトに時計遺伝子が体内時計の夜の時間に強く発現していることを見出した。これは、上記のノーザンプロットの結果とよく一致して、転写の増大は、時計蛋白の増大を引き起こすことを示している。

研究成果

• [文献書誌] Yamaguchi S.: "Synchronization of cellular clocks in the suprachiasmatic nucleus."Science. 302巻. 1408-1412 (2003)
• [文献書誌] Matsuo T.: "Control mechanism of the circadian clock for timing of cell division."Science. 302巻. 255-259 (2003)
• [文献書誌] Nakahara D.: "Bimodal circadian secretion of melatonin from the pineal gland in a living CBA mouse."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100巻. 9584-9589 (2003)
• [文献書誌] Terazono H.: "Adrenergic regulation of clock gene expression in the mouse liver."Proc.Natl.Acad Sci.USA. 100巻. 6795-6800 (2003)
• [文献書誌] Sujino M.: "Suprachiasmatic nucleus grafts restore circadian behavioral rhythms of genetically arrythmic mice."Curr.Biol.. 13巻. 644-668 (2003)
• [文献書誌] Mutoh T.: "Melatonin modulates the light-induced sympathoexcitation and vagal suppression with participation of the suprachiasmatic nucleus in mice."J.Physiol.. 547巻. 317-332 (2003)
• [文献書誌] Okamura H.: "Integration of molecular rhythms in the mammalian circadian system. In Molecular Clocks and Light Signaling (Novartis Foundation Symposium: 253),ed.by Chadwick DJ and Goode JA"ウィリー出版. 296 (2003)