脳内光受容と生物時計を支える分子基盤

支持大脑感光和生物钟的分子基础

基本信息

批准号：
09780563
负责人：
岡野俊行
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

交付申請書に記載の研究実施計画に沿って研究を進め、以下の知見を得た。【松果体の光情報伝達経路と時計発振系の解析】ニワトリ松果体Gαの全一次構造決定に続いて、松果体のG蛋白質が光受容蛋白質ピノプシンと共存すること、Gt_1αおよびG_<11>αが光刺激依存的に光受容蛋白質から解離することを明らかにした。これらのことから、Gt_1を介した既知の光情報伝達経路の他に、G_<11>αを介した全く新しい経路が存在することが強く示唆された。これと並行して、ヒヨコ松果体細胞を用いたディファレンシャルディスプレイ解析を行い、時刻依存的に転写される遺伝子を探索した。その結果、分子シャペロンの一種であるHSP90遺伝子の転写量が概日時計によって調節されていると考えられた。また、概日時計への光入力系にチロシンリン酸化蛋白質が関与している可能性を検討した。その結果、ヒヨコ松果体MAPキナーゼが光刺激の直後に脱リン酸化されること、さらにMAPキナーゼのチロシンリン酸化量および活性は恒暗条件下においても概日リズムを示すことがわかった。また、MEKの阻害剤(PD98059)を培養松果体に投与すると、概日時計の位相シフトが観察された。これらのことから、MAPキナーゼは概日時計を構成する分子であり、MAPキナーゼの活性化・不活性化のサイクルは、概日時計が駆動するために必要であることが明らかになった。【脳深部における光情報伝達経路】脳深部(外側中隔、視床下部)に存在する光受容体を特異的に認識する抗体を作製し、免疫組織化学的手法により脳深部光受容細胞の形態や細胞内における光受容分子の局在について検討した。その結果、脳脊髄液接触ニューロンのノブ状構造および細胞膜上に光受容蛋白質が集積していることがわかった。

本研究按照资助申请中所述的研究实施计划进行，并获得以下研究结果。【松果体中光学信息传导通路和时钟振荡系统分析】随着鸡松果体Gα整个一级结构的测定，我们发现松果体G蛋白与光感受器蛋白pinopsin、Gt_1α和G_<我们发现 11>α 以光刺激依赖性方式与光感受器蛋白解离。这些结果强烈表明，除了已知的由Gt_1介导的光学信息传递途径之外，还存在由G_<11>α介导的全新途径。与此同时，我们使用小鸡松果体细胞进行差异显示分析，以寻找以时间依赖性方式转录的基因。结果表明，HSP90基因（一种分子伴侣）的转录水平受到生物钟的调节。我们还研究了酪氨酸磷酸化蛋白参与生物钟光输入系统的可能性。结果，我们发现鸡松果体MAP激酶在光刺激后立即去磷酸化，并且即使在持续黑暗的情况下，MAP激酶的酪氨酸磷酸化量和活性也表现出昼夜节律。此外，当对培养的松果体施用MEK抑制剂（PD98059）时，观察到生物钟的相移。这些发现表明，MAP激酶是构成生物钟的分子，并且MAP激酶的激活/失活循环对于生物钟的运行是必需的。 [大脑深部的光信息传递通路] 我们制作了特异性识别位于大脑深处（外侧隔膜、下丘脑）的感光细胞的抗体，并利用免疫组织化学技术研究了大脑深部感光细胞的形态，研究了感光细胞分子的定位。细胞内。结果表明，感光蛋白聚集在与脑脊液接触的神经元的旋钮状结构和细胞膜上。