サーカディアンリズム発振と時計遺伝子機能の組織特異性

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13670054
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 本間 さと 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (20142713)
• Keywords: サーカディアンリズム / 視交叉上核 / 時計遺伝子 / 遺伝子導入 / GFP / マルチチャネル解析

Research Abstract

本研究は、複数の遺伝子発現を波長の異なる蛍光レポータを用いて測定することにより、分子フィードバックモデルを検証し、視交叉上核が生物時計として機能する組織特異性が何に起因するかを検討することを目的としている。
1.BMAL1遺伝子トランスジェニックマウス作製 本年度は時計遺伝子の中で促進系転写因子であるBMAL1遺伝子の上流を解析し、その機能ドメインをあきらかにした。これら機能ドメインにホタルルシフェラーゼ遺伝子および蛋白の半減期が2時間の不安定化GFP遺伝子を結合したベクターを構築し、細胞内での機能を検討した。その結果、BMAL1転写はBMAL1蛋白自身と、他の抑制系因子であるPER1,PER2,CRY1,CRY2により調節をうけていることが明らかとなった。現在、BMAL1遺伝子発現をモニターするために、GFP遺伝子を発現するトランスジェニックマウスを作成中である。
2.視交叉上核の神経核内細胞構築の意義 時計遺伝子の組織特異的機能を明らかにする目的で、連続暗では行動リズムが消失するClock変異マウスの視交叉上核をマルチ電極上でスライス培養および分散培養した。その結果、従来Clock変異マウスの個々の視交叉上核神経には活動リズムがないと報告されていたにも関わらず、スライス培養では自発発火を示す神経の77%に、一方分散培養では20%にサーカディアンリズムが確認され、その周期は連続暗の初期にみられる行動リズム周期と一致していた。これら事実から、Clock変異はリズム周期を延長するがリズム発振を停止しないこと、個々のSCN細胞の一部の細胞のみがリズム発振していること、SCNが組織を構成することにより、細胞間カップリングにより多くの神経細胞が自発発火にリズムを生じること、Clock変異は何らかの理由で細胞間のカップリングを弱めることなどが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Tanahashi, Y.: "Continuous measurement of targeted promoter activity by a secreted bioluminescence reporter, Vargula hilgendorfii luciferase"Analytica Biochemistry. 289. 260-266 (2001)
• [Publications] Namihira, M.: "Circadian pattern, light responsiveness and localization of rPer1 and rPer2 gene expression in the rat retina"Neuroreport. 12. 471-475 (2001)
• [Publications] Abe, H.: "Clock gene expressions in the suprachiasmatic nucleus and other areas of the brain during rhythm splitting in CS mice"Mol. Brain Res. 87. 92-99 (2001)
• [Publications] Suzuki, T.: "Quantitative trait locus analysis of abnormal circadian period in CS mice"Mammalian Genome. 12. 272-277 (2001)
• [Publications] Tsunoda, M.: "Effects of light and sleep stages on heart rate variability in humans"Psych.Clin.Neurosci.. 55. 285-286 (2001)
• [Publications] Shirakawa T.: "Multiple oscillators in the suprachiasmatic nucleus"Chronobiol. Int.. 18. 371-387 (2001)
• [Publications] Miyazaki, T.: "Phase-advance shifts of human circadian pacemaker are accelerated by daytime physical exercise"Am. J. Physiology. 281. R197-R205 (2001)
• [Publications] Nakamura, W.: "Regional pacemakers composed of multiple oscillator neurons in the rat suprachiasmatic nucleus"Eur. J. Neurosci.. 14. 666-674 (2001)
• [Publications] Yoshihara, T.: "Liquid mean attenuates meal anticipation in rat adrenocortical activity"Physiol. Behav.. 74. 133-137 (2001)
• [Publications] Masubuchi, S.: "Circadian activity rhythm in Clock mutant mouse by methamphetamine"Eur. J. Neurosci.. 14. 1177-1180 (2001)
• [Publications] Abe, H.: "Behavioral rhythm splitting in the SC mouse is related to clock gene expressions outside the suprachiasmatic nucleus"Eur. J. Neurosci.. 14. 1121-1128 (2001)
• [Publications] 本間さと: "哺乳動物生物時計の多振動体モデル"神経研究の進歩. 45. 775-782 (2001)
• [Publications] 本間さと: "視交叉上核と生物時計"Clinical Neuroscience. 19. 1132-1134 (2001)
• [Publications] 本間さと: "時計遺伝子発現と行動リズム"分子精神医学. 11. 449-454 (2001)