特異点応答を用いた概日時計の位相応答メカニズムの解明

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本年度においては、まず、特異点応答（SR）を用いた概日リズムの同期特性推定手法の有効性を確認するため、ルシフェラーゼアッセイによりSRを計測した。まず、培養細胞を用いた先行研究と実験の結果から、マウス胎児繊維芽細胞やRat-1細胞など様々な細胞株でSRが計測できることを確認するともに、それらが様々な内因性のシグナルや酸化ストレス、温度刺激など様々な刺激に対して独自の応答特性を持つことを確認した。特に、Forskolinや培地交換など、多くの刺激が概日時計の主観の夕方ごろの時刻（位相）にリセットする場合が多いことが分かった。このことは、多くの刺激が共通の位相応答のメカニズムを持つことを示唆している。一方で、酸化ストレスや温度刺激はこれらとは異なる位相へのリセットが確認されたことから、これらの刺激は異なる位相応答のメカニズムを持つ可能性が示された。また、組織培養を用いた温度刺激に対するSR計測の結果から、同じ刺激に対しても細胞や組織によって応答特性が異なることが示された。加えて、恒明環境下ではin vivoでもマウスの概日リズムが特異点状態に至ることが確認されるとともに、12時間暗期の刺激に対して、SRに似た応答が観察された。また、リセットされる位相が異なるいくつかの刺激（デキサメタゾン、酸化ストレス、温度刺激など）に対して、培養細胞を用い、qPCRによりPer2やBmal1などの発現ピーク時刻の異なる時計遺伝子の発現量をそれぞれ定量化することで、SR時の概日時計のネットワーク全体の応答を評価した。その結果、デキサメタゾンに対してはほかの時計遺伝子に比べてPeriod遺伝子の発現量が大きく上昇するなど、SR時においても先行研究と一致する応答性が確認できた。このことから、SRを用いることで従来よりも簡便に概日時計の応答性を評価できることが確かめられた。