2時間周期の分子時計Hes1の可視化および機能解析

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肋骨や椎骨などの前後軸に沿ったくり返し構造は、体節に由来する。体節は、マウスでは2時間ごとに尾側端にある未分節中胚葉(PSM)が分節化することによって形成されるが、この周期的な過程は分節時計によって制御される。我々は今までに抑制性のbHLH型転写因子Hesなどのオシレーション分子が2時間周期で増減を繰り返すことにより、分節時計の中心的な役割を担うことを明らかにしてきた。Hes1 mRNAおよびタンパクの発現は血清刺激により、PSM以外にも線維芽細胞・筋芽細胞・神経芽細胞などの様々な培養細胞でオシレーションしていることから、Hes1の発現のオシレーションが、多くの細胞に普遍的な現象であると考えられる。またHes1は発生過程の神経系・血球系などで発現し分化および細胞増殖を調節している。これらの知見から、体節以外の組織でもHes1の発現がオシレーションし、生物時計として働くことにより発生過程を制御している可能性が考えられる。本申請者は、2時間周期で増減を繰り返すHes1の発現を可視化するためにルシフェラーゼのN末端側にユビキチンをつないだHes1レポーターを作成した。顕微鏡を用いてリアルタイムイメージングで観察することにより、個々の細胞内での経時的なHes1の発現を明らかにした。また、細胞周期の各フェーズをリアルタイムイメージングで判断するために細胞周期フェーズマーカーを作成した。このマーカーにより個々の培養細胞内での経時的なG1・S/G2・M期への移行を確認した。次に、この細胞周期フェーズマーカーを遺伝子導入したトランスジェニックマウスを作製した。現在、作製したトランスジェニックマウスでの細胞周期フェーズマーカーの発現領域を同定し、リアルタイムで観察するための系の開発を試みている。今後、Hes1レポーターと細胞周期フェーズマーカーが遺伝子導入されたトランスジェニックマウスを用いることによりHes1オシレーションと細胞周期の関係を明らかにする。