Exploration of DNA cis-elements essential for mammalian circadian clock oscillation

哺乳动物生物钟振荡所必需的 DNA 顺式元件的探索

基本信息

批准号：
19J22296
负责人：
阿部泰子
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、時計遺伝子Bmal1の近傍に存在する時計シス配列RREを欠損した変異細胞株およびマウス個体を樹立して解析することにより、RREを介した転写フィードバックループの重要性を明らかにしてきた。最終年度となる今年度は、数理モデルによるシミュレーションを併用することによってさらに詳細な分子メカニズムに迫った。その結果、RREの欠損によってBmal1の転写リズムが消失した状態においても、時計タンパク質の翻訳後制御による機能リズムが継続している可能性を見出した。さらに、数理モデルと培養細胞の双方において、RREを欠損することにより体内時計の振動が特定の摂動に対して脆弱になることを示すとともに、マウス個体の臓器を用いた網羅解析によってその作用機序を明らかにした。以上の結果から、約24時間周期で振動する体内時計の計時システムを頑強に保つ上で、Bmal1の上流のRREを介したフィードバック構造が重要な役割を果たすと結論づけた。さらに本研究では、RREを介した転写制御機構において新規の転写因子が関わっている可能性を見出した。今年度は、これまでのスクリーニングによって得られた候補因子の転写活性化能を調べることにより、RREを介して転写を活性化する複数の転写因子を新たに同定することに成功した。これらの新規因子の発見は、体内時計の転写フィードバック機構を詳細に明らかにする上でも重要な鍵となると考えており、本研究の成果が体内時計メカニズムのさらなる理解につながると期待している。

这项研究通过建立和分析缺乏驻留在时钟基因BMAL1附近的时钟顺式序列RRE的突变细胞系和小鼠个体来阐明了RRE介导的转录反馈回路的重要性。今年，最后一年，我们通过使用数学模型的模拟以更详细的方式仔细研究了分子机制。结果，我们发现，即使BMAL1的转录节奏由于RRE缺陷而消失，由于时钟蛋白的翻译后控制引起的功能性节奏可能会继续。此外，在数学模型和培养的细胞中，RRE的损失使身体时钟振动容易受到特定扰动的影响，并且通过使用小鼠个体器官进行全面分析来阐明作用机理。从这些结果中，我们得出的结论是，BMAL1上游的RRE介导的反馈结构在维持强大的内部时钟正时系统中起着重要作用，该系统在大约24小时的周期中振动。此外，这项研究发现，新型转录因子可能与RRE介导的转录调控机制有关。今年，我们成功地鉴定了多个转录因子，这些因子通过检查通过先前筛选获得的候选因子的转录激活潜力来激活转录。我们认为，发现这些新因素在详细阐明内部时钟的转录反馈机制方面也很重要，我们希望这项研究的结果将导致对内部时钟机制的进一步了解。