生物時計や光周性を支える脳内光受容の分子メカニズム

支持生物钟和光周期现象的大脑光感受分子机制

基本信息

批准号：
11740458
负责人：
岡野俊行
金额：
$ 1.54万
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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
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基づき、松果体・脳深部における生物時計の光入力系についての研究を遂行し、下記の成果を得た。【1】ニワトリの松果体の概日時計発振系を構成する時計分子の同定を目指して、松果体cDNAライブラリーから時計遺伝子の単離を試みた。その結果、CLOCK,PER2,BMAL1をそれぞれコードする全長cDNAを単離することができた。これに加え、BMAL1の新規ホモログのcDNAも単離し、コードされる蛋白質をBMAL2と命名した。ノザン解析の結果、これら4種類の時計遺伝子のmRNA量は概日時計によってコントロールされていることが判明した。機能解析の結果、BMAL2はBMAL1と同様にCLOCKと2量体を形成し、E-boxエンハンサーを介してPer2遺伝子の転写を促進する新規の時計構成分子であると考えられた。また、ヒト・マウス・ラットからBmal2相同遺伝子をそれぞれ単離することができたことから、BMAL2は広く動物に存在する分子であることがわかった。【2】概日時計を構成する新規分子の単離に向けて、ディファレンシャルディスプレイ解析を行ったところ、概日時計の位相後退に伴って光誘導される遺伝子を単離することができた。RT-PCR解析の結果、この遺伝子は時刻特異的に光誘導されると共に概日時計によって発現が制御されていることがわかった。この遺伝子の全長cDNAを単離した結果、bZIPモチーフをもつ転写因子をコードしていることがわかった。【3】脳深部における光情報伝達機構を探るため、ハト脳深部に発現する光情報伝達分子の解析を進めた結果、光受容体ロドプシンとトランスデューシンが同一の細胞に共局在していることがわかった。さらに、先情報伝達経路の出力に位置する環状ヌクレオチド依存性カチオンチャンネルに特異的抗体を作成した。

根据资助申请中所述的研究实施计划，我们对松果体和大脑深部生物钟的光学输入系统进行了研究，并获得了以下成果。 [1] 我们试图从松果体cDNA文库中分离时钟基因，目的是鉴定构成鸡松果体生物钟振荡系统的时钟分子。结果，我们能够分离出编码 CLOCK、PER2 和 BMAL1 的全长 cDNA。此外，我们还分离了BMAL1的一个新同源物的cDNA，并将其编码的蛋白命名为BMAL2。 Northern 分析表明，这四个时钟基因的 mRNA 水平受生物钟控制。功能分析表明，BMAL2与BMAL1一样，与CLOCK形成二聚体，是一种新型时钟组成分子，通过E-box增强子促进Per2基因的转录。此外，由于我们能够从人类、小鼠和大鼠中分离出Bmal2同源基因，我们发现BMAL2是一种广泛存在于动物体内的分子。 [2] 为了分离构成生物钟的新分子，我们进行了差异显示分析，并能够分离出随着生物钟相位后退而受光诱导的基因。 RT-PCR 分析表明，该基因以时间特异性方式被光诱导，并且其表达受生物钟控制。我们分离了该基因的全长 cDNA，发现它编码一个带有 bZIP 基序的转录因子。 [3] 为了研究大脑深处的光学信息传递机制，我们对鸽子大脑深处表达的光学信息传递分子进行了分析，结果发现，光感受器视紫红质和转导蛋白是共同作用的。我发现位于相同的细胞中。此外，我们生成了针对位于信号转导途径输出端的环核苷酸门控阳离子通道的特异性抗体。