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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13041013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 程 肇 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (00242115)
• Keywords: 遺伝子 / 概日リズム / 視交叉上核

Research Abstract

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Perl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。Perlの発現をin vivoでモニターするためにPerl::luc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Perl::luc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。
Perl::luc動物のSCNスライス培養を用いて、グルタミン酸等の神経伝達分子の投与による、luciferase活性の発現日周振動に与える影響を調べた。現在グルタミン酸に対するphase responsecurve(PRC)を求めることができた。さらに、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、Perl::lucマウスのSCNスライス上各部位で発現しているluciferase活性を指標に、SCNの機能的解剖を行っている。

Research Products

• [Publications] Stokkan K-A., Yamazaki S., Tei H., Sakaki Y, Menaker M.: "Entrainment of the Circadian Clock in the Liver by Feeding"Science. 291. 490-493 (2001)