哺乳類の時計遺伝子Per1の転写日周振動が細胞と個体の概日リズム形成に果たす機能

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マウスの時計遺伝子であるPeriod1(Per1)のmRNA量は、概日時計中枢である視交叉上核(SCN)内で、明期で高く暗期に低い自律的な日周変動を示し、暗期中の光照射により極めて速やかに一過的に誘導される。また、その発現は調べられた幾つかの末梢組織において、SCNより約6-12時間遅れた位相で振動する。Per1の転写制御機構の解析を進めるために、ヒトとマウスPer1遺伝子の全構造を決定した。両遺伝子の転写開始点上流には、良く保存された6つの領域が存在し、この領域とClockやBmal1等の転写因子との相互作用が転写誘導に寄与することを確認した。次に、Per1プロモータ領域とluciferase(luc)の融合遺伝子をリポータして用いたPer1::luc導入動物を作製した。得られたPer1::luc動物のSCN及び各種末梢組織の培養細胞では、それぞれの時計計時位相を忠実に反映したluc発現の日周振動を示した。また、SCNスライス培養系では最長1ヶ月以上も自律的なPer1発現日周リズムが継続すること、一方SCN以外での末梢培養組織では数日間でその日周リズムが減衰することを明らかにした。さらに、SCNと末梢組織の相互作用を調べるために、まず明暗条件飼育下Per1::lucトランスジェニックマウスの光サイクル位相を6時間前進または後退させた。すると、SCNのluciferase発現リズムは早くも1日後に新しい光サイクル条件に同調することができた。しかし、末梢組織でのluciferase発現リズム及び行動リズムは、位相同調の完了に約3-6日間を要した。即ち、SCNと末梢組織の概日時計振動は、光同調過程において通常とは異なり脱同調し、いわゆる時差ぼけとはSCNと末梢組織での概日リズムの脱同調であることが判明した。