脳内の時計細胞における概日リズム発振系と光入力系の分子解析

大脑时钟细胞昼夜节律振荡系统和光输入系统的分子分析

• 批准号: 13304064
• 负责人: 深田 吉孝
• 金额: $ 23.46万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13304064/
• 关键词: 概日リズム; 時計遺伝子; 位相シフト; 転写調節; 転写抑制; MAPキナーゼ; フォスファターゼ; リン酸化

交付申請書に記載の研究目的に沿って概日リズムの発現と光位相シフトに関する研究を遂行し、以下の成果を得た。(1)ニワトリ松果体に発現する時計遺伝子Per2, Per3, Clock, Bmall及び新規のbHLH-PAS型転写因子Bmal2をクローニングした。機能解析の結果、BMAL2はCLOCKやBMAL1と結合し、転写の促進とその抑制という両方向性の転写調節機能を持つと推定された。また、ニワトリ松果体からCry1・Cry2遺伝子を単離し、培養松果体細胞でのmRNA量を明暗・恒暗条件下で調べた。その結果、両遺伝子の発現は概日時計のみならず光の制御を受けていることが判明し、Cry遺伝子が光位相シフトに関与する可能性が示唆された。(2)ニワトリ松果体において活性が日周変動を示すMAPキナーゼ(MAPK)は主観的暗期の光刺激により脱リン酸化(不活性化)されるが、この光応答現象がMAPKを脱リン酸化するフォスファターゼの光活性化に起因することを見出した。次に、時計細胞におけるMAPKの標的蛋白質を探索し、MAPKがBMAL1をリン酸化することを見出した。このリン酸化部位を決定し、そのうちThr534のリン酸化によりBMAL1の転写活性化能が抑制されることを明らかにした。これらの結果から、MAPKの活性リズムは概日時計の位相調節に重要な役割を果たしていると考えられた。(3)光位相シフトの分子機構を知るため、Differential Display法を用いてニワトリ松果体において時刻特異的に光誘導される遺伝子を網羅的に探索した。その結果、位相後退時に発現誘導されるbZIP型の転写因子cE4BP4を同定した。転写アッセイにおいてcE4BP4はcPer2の転写を抑制し、生体においてもcE4BP4はPer2の転写を光依存的に抑制して位相後退を誘導することから、光位相シフトの重要因子と考えられた。

Recorded delivery requisition に の research purpose に along っ て almost daily リ ズ ム の 発 と now light phase シ フ ト に masato す を carries out し, the following の る research を た. The pineal gland (1) ニ ワ ト リ に 発 now す る chronometer heritage 伝 Per2, these forms, Clock, Bmall and び new rules の bHLH type - PAS planning write factor Bmal2 を ク ロ ー ニ ン グ し た. Functional analytic の results, BMAL2 は CLOCK や BMAL1 と し, planning to write の promote と そ の inhibit と い う struck directional の planning write adjust enginery を hold つ と presumption さ れ た. ま た, ニ ワ ト リ pineal か ら Cry1, Cry2 posthumous son 伝 を 単 し, cultivate the pineal gland cells で の amount of mRNA を light and shade, under the condition of constant dark で adjustable べ た. そ の results, struck but 伝 の 発 は now almost daily hour meter の み な ら ず light の suppression を by け て い る こ と が.at し, Cry but 伝 が light phase シ フ ト に masato and す が る possibility in stopping さ れ た. (2) ニ ワ ト リ pineal に お い て active が day week - を shown す MAP キ ナ ー ゼ (MAPK) は main 観 dark period の light stimulation に よ り リ off ン acidification (inactive) さ れ る が, こ の light 応 phenomenon が MAPK を リ off ン acidification す る フ ォ ス フ ァ タ ー ゼ の optical activeness に cause す る こ と を shows し た. Time に, hour meter cell に お け る MAPK の target protein を explore し, MAPK が BMAL1 を リ ン acidification す る こ と を see out し た. こ の リ ン acidification parts を decided し, そ の う ち Thr534 の リ ン acidification に よ り BMAL1 の planning write activeness can suppress さ が れ る こ と を Ming ら か に し た. こ れ ら の results か ら, MAPK activity の リ ズ ム は almost daily hour meter の phase adjusting に important な "を cut fruit た し て い る と exam え ら れ た. (3) the light phase シ フ ト の molecular institutions を know る た め, Differential Display method を with い て ニ ワ ト リ pineal に お い て moment specific に photoinduced さ れ る posthumous son 伝 を snare に explore し た. The そ result and the phase retreat of に induce されるbZIP type <s:1> 転 writing factors cE4BP4を to be the same as た た. Planning to write ア ッ セ イ に お い て cE4BP4 は cPer2 の planning write を し, living body に お い て も cE4BP4 は Per2 の planning write を light dependent に inhibiting し て phase back を induced す る こ と か ら, optical phase シ フ ト の important factor と exam え ら れ た.

项目成果

Sanada, K: "Mitogen-activated protein kinase phosphorylates and negatively regulates basic helix-loop-helix-PAS transcription factor BMAL1"J.Biol.Chem.. 277. 267-271 (2002)

Sanada, K：“丝裂原激活蛋白激酶磷酸化并负调节碱性螺旋-环-螺旋-PAS 转录因子 BMAL1”J.Biol.Chem.. 277. 267-271 (2002)

深田吉孝: "光を感じる脳〜生物時計の目〜.(分担執筆)『生き物はどのように世界を見ているか』(和田勝編)"学会出版センター. 151(101-124) (2001)

深田喜孝：“感知光的大脑：生物钟的眼睛。”（合著者）《生物如何看待世界》（和田正编辑），社会出版中心 151(101-124) (2001)。 ）

Hirota, T: "Effect of brefeldin A on melatonin secretion of chick pineal cells"J. Biochem.. 129. 51-59 (2001)

Hirota，T：“布雷菲德菌素 A 对鸡松果体细胞褪黑激素分泌的影响”J。

岡野俊行: "鳥類松果体細胞の概日時計システム"細胞工学. 20(6). 837-842 (2001)

Toshiyuki Okano：“鸟类松果体细胞的昼夜节律时钟系统”细胞工程20(6)。

松田孝彦: "タンパク質の脂質修飾.(分担執筆)シリーズ・バイオサイエンスの新世紀』第4巻「糖と脂質の生物学」(川嵜敏祐・井上圭三編)"共立出版. 220(201-213) (2001)

松田贵彦：“蛋白质的脂质修饰。（撰稿人）系列生物科学新世纪”第4卷“糖和脂质的生物学”（川崎俊介和井上敬三编辑）”Kyoritsu Shuppan.220（201-213）（2001）