セリン脱水酵素遺伝子の発現をマーカーとした日内リズムの分子機構の研究

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ラット肝セリン脱水酵素(SDHと略)mRNAの日内リズムの機構を知るために2つの実験を行った。1つはLaparotomy(開腹手術)のリズム形成に及ぼす影響、2つ目は視交叉上核(SCN)破壊の影響である。1.ラットを朝或いは夕方に約4cmの開腹手術を行うと2時間後にはSDH mRNAは著しく増加した。その後mRNAは減少し、術後3日目には元のリズムに戻った。また、SDHの酵素活性も一過的に増加したので、この一過性の誘導現象は術後に起きるストレスに呼応した糖新生反応によるものと思われる。次にこの誘導の原因を調べた。種々の交感神経のブロッカー(またはアゴニスト)を事前にラットに投与し2時間後にSDH mRNAを見たところ、α_1-アドレナジック受容体の関与が示唆された。膜結合プロテインキナーゼC(PKC)の有為な上昇も見られた。また、PKCの活性化試薬であるフォルボールエステルをラットに投与すると数時間後にSDH mRNAの著しい誘導が起こった。このことから、本遺伝子の発現には、通常のインスリン/グルカゴンのホルモン調節以外にPKCが関与することが示された。2.囓歯類では生物時計はSCNに存在するといわれている。即ち、この神経核を破壊すると種々のサーカディアンリズムが消失するからである。いくつかのmRNAにも日内リズムがあることが知られているが、これらがすべてSCNに支配されているかどうかは報告がなかった。そこでラットのSCNを電気的に破壊し3週間飼育した。リズムの破壊は自発行動の記録と組織標本から判定した。偽手術をしたラットは自発行動、SDH mRNAとも正常のリズムを示したが、破壊ラットではSDH mRNAの発現が終日なかった。また、典型的な日周リズムを持つとされるDBP(転写活性化蛋白)mRNAを調べたところ、矢張このmRNAも終日発現がなかった。このことからSDHやDBPの遺伝子はSCNよりの指令を受けて、肝臓内で周期的に発現しているものと思われる。現在この周期的発現をもたらす蛋白性因子を検索中である。