脊椎動物の生理機能における細胞時計の役割解明

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本研究ではゼブラフィッシュを用いて、細胞時計の同調が担う生理機能の探索を目的とした。そのため、転写産物と代謝産物の解析で代謝における細胞時計の役割を検討した。1) RNA-seq解析：野生型(WT)、zPer2-/- zCry1a-/-(DKO)とzPer2-/- zCry1a-/- zCry2a-/-(TKO)ゼブラフィッシュを用いて、RNA-seqで変動する代謝産物を同定した。12時間光照射したWT、DKOとTKOの三者間表現型の相違において、WTに比較してDKOとTKOにおいて、酸化ストレスのセンサーのKeap1aの発現が上昇したことを見出した。すなわち、これらの時計遺伝子はKeap1aの発現制御に関わることが示唆された。2) メタボローム解析：0時間、3時間と12時間のWT、DKOとTKOの代謝産物の変化をCE-TOFMSを用いて解析した。得られたデータをPCAとPLS-DAの２種類の統計解析を用いて代謝産物を抽出した。更に、Enrichment解析とPathway解析により、変動した代謝経路を見出した。その結果、WTに比較して、DKOとTKOで、システィン(Cys)とメチオニン(Met)代謝、グルタチオン(GSH)代謝に関わる経路に変化が観察された。特に、CysとGSHの量がTKOのみで減少した。また、Metの酸化型Methionine Sulfoxideの量がTKOのみで上昇したことを見出した。以上の結果は、zPER2、zCRY1aとzCRY2aはCys、MetとGSHの代謝制御を通じて細胞内酸化状態を維持していると示唆された。以上の結果から、zPER2、zCRY1aとzCRY2aはKeap1a遺伝子の発現を介して細胞内の酸化状態の制御を、また、ATPを含む核酸代謝を制御していることが示唆された。現在、上記で得られた研究成果を英文原著論文にまとめている。