視交叉上核由来細胞を用いた概日リズム形成ネットワークの同定とシミュレーション

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20016030
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 程 肇 金沢大学, 自然システム学系, 教授 (00242115)
• キーワード: 概日リズム / 視交叉上核 / 時計遺伝子 / シミュレーション

研究概要

SCN由来細胞内mRNAレベルが示す振動性及び動的反応性をトランスクリプトーム解析により包括的に解析した。明期性の振動を示す二つのクラスターに含まれる遺伝子のプロモータ構造にはCRE及びE boxが高い頻度で存在した。この結果は明期性の振動の維持と迅速な位相シフトにはこの二つのシスエレメントが機能していることを示す。さらに、リズムのロバストネスに寄与する新たな暗期性の転写フィードバックループを予測した。実際このループに含まれる2つの遺伝子の変異体を用いた行動解析を行ったところ、行動リズム異常という表現型が得られた。次に位相後退時に特異的に誘導される遺伝子群の中でSNARE複合体に含まれる-因子を支配するSnap25に着目した。この遺伝子の変異体について調べたところ、細胞の振動体間同調異常に起因すると考えられる行動リズムの異常を示した。
さらに哺乳類概日時計中枢細胞におけるリズムのロバストネスに寄与する新たな暗期性の転写フィードバックループと、細胞間同調に関する経路を含む概日転写リズム形成のネットワークをそれぞれモデル化した。現在このモデルに含まれる、それぞれの細胞内パラメータ(mRNA、タンパク質濃度、それぞれの合成及び分解速度)を測定して用いた詳細なシミュレーションを実施した。そして、予測された概日リズム形成の中心的役割を担う遺伝子の機能欠損型変異体を作製した。これらの変異体について、電気生理学的解析や行動などの生理学的解析を行い、実際に暗期転写フィードバックに必要な新たな経路を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Period-phase map : two-dimensional selection of circadian rhythm-related genes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Morioka R, Arita M, Sakamoto K, Kawaguchi S, Tei H, Horimoto K.
  • 雑誌名: IET Syst.Biol. 3 ページ: 487-495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic and molecular analysis of wild-derived arrhythmic mice. (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Suzuki T, Ishikawa A, Yokota Y, Ueda HR, Yamada RG, Tei H, Imai S, Tomida S, Kobayashi J, Naito E, Yasuo S, Nakao N, Namikawa T, Yoshimura T, Ebihara S.
  • 雑誌名: PLoS One 4 ページ: e4301-e4304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ontogeny of circadian organization in the rat. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki S, Yoshikawa T, Biscoe EW, Numano R, Gallaspy LM, Soulsby S, Papadimas E, Pezuk P, Doyle SE, Tei H, Sakaki Y, Block GD, Menaker M.
  • 雑誌名: J.Biol.Rhythms 24 ページ: 55-63
  • 査読あり