概日時計中枢である視交叉上核と末梢組織の概日リズム同調機構の解析

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哺乳類では、概日リズムを支配する概日時計中枢は脳視床下部の視交叉上核(SCN)に存在する。SCNの日周性を伴った神経活動出力、又は液性因子の分泌により末梢組織を支配して概日リズムを形成している。我々の単離した哺乳類の時計遺伝子Per1の転写翻訳産物量は、マウスSCNで明暗及び恒暗条件下、明期で高く暗期に低い自律的な日周変動を示した。また、幾つかの末梢組織(網膜、肝臓、腎臓、筋肉)においてもその発現は約6-12時間遅れた位相で振動した。これらの結果は、Per1の発現量の経時変化を、中枢と末梢組織それぞれの計時情報の指標として用い得ることを示す。そこで、Per1の発現をin vivoでモニターするためにPer1::luc融合遺伝子のトランスジェニック動物を作製した。得られたPer1::lucトランスジェニック動物のSCNスライス培養系では、luciferase活性が約1ヶ月間行動リズムと同じ約24時間の周期で発現振動した。また、いくつかの末梢組織(肝臓や筋肉)の培養系でもluciferase発現日周リズムは2-6周期保たれた。そこで、末梢組織の概日時計振動機構を調べるために、転写制御に必要なPer1プロモータ配列内のいくつかの領域を変異させたPer1::luc遺伝子を、安定に導入したNIH3T3細胞を樹立した。このプロモータ変異体導入細胞を用いて概日リズム同調機構を分子レベルで解析した。フォルスコリン、デキサメタゾン、及びフォルボールエステルで誘導できるPer1の発現概日振動には、プロモータ上に存在する5つのE box配列が必須であった。一方、フォルスコリンとフォルボールエステルでのPer1の一過的発現誘導には、プロモータ上に存在する4つのCre配列のうち、第3のCreだけが必要であったが、デキサメタゾンによる誘導には他のCre配列も機能していた。