時計遺伝子による皮膚の日内リズムの解明

通过时钟基因阐明皮肤的昼夜节律

基本信息

批准号：
15659045
负责人：
岡村均
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

時計遺伝子の発見とともに、体内時計のある視交叉上核以外の臓器の時計遺伝子のリズムが注目された。この末梢臓器における時計機構の発見により、体内の24時間リズムは、視床下部の視交叉上核を頂点とし、他の神経系や内分泌系を中間とし、末梢臓器を底辺とする階層的時計機構により精妙に制御されていることが想定されている。皮膚においては、代謝・血管・運動・立毛・発汗・細胞分裂像が日内リズムを呈する事は知られているが、体系的に検索はされていない。今回我々は、正常マウスにおける時計遺伝子の日内リズムを検索した。その結果、時計遺伝子mPer1,mPer2の皮膚における日周変動を、ノーザンブロットにて4時間毎、12時間明・12時間暗の明暗条件下で検索すると、著明な昼夜差が認められた。次に、これらの変化が、光刺激によるものか、内因性リズムによるものかを判別するため、恒常暗条件下で検索しても、著明な昼夜差が認められた。この結果は、皮膚にも内因性リズムが存在すること、時計のコア・ループによる発振が行われていることを示唆する。また、哺乳類時計遺伝子の中でリズム発振に最も重要な遺伝子と目されるmPer2遺伝子の産物であるmPER2蛋白質に対する特異的抗血清を用いて、皮膚におけるサーカディアンリズムを検索した。ケラチノサイトに時計遺伝子が体内時計の夜の時間に強く発現していることを見出した。これは、上記のノーザンブロットの結果とよく一致して、転写の増大は、時計蛋白の増大を引き起こすことを示している。これらの研究は、皮膚の生理機能(代謝・血管・運動・立毛・発汗・皮膚温・皮膚血流・ケラチノサイトの細胞分裂)のサーカディアンリズムの遺伝子レベルでの制御機構の理解に貢献した。

随着生物钟基因的发现，人们开始关注除生物钟所在的视交叉上核以外的器官中生物钟基因的节律。随着外周器官这种时钟机制的发现，体内24小时的节律是建立在下丘脑视交叉上核位于顶部、中间是其他神经系统和内分泌系统、外周器官的分层时钟机制的基础上的。假设它是在底部被精细控制的。尽管众所周知，新陈代谢、血管、运动、立毛、出汗和细胞分裂模式在皮肤中表现出昼夜节律，但这尚未得到系统研究。这次，我们在正常小鼠中寻找时钟基因的昼夜节律。因此，当我们在12小时光照和12小时黑暗的光/暗条件下，每4小时使用Northern blot检测皮肤中时钟基因mPer1和mPer2的昼夜波动时，我们发现了显着的昼夜差异。接下来，为了确定这些变化是由于光刺激还是内源性节律造成的，即使在持续黑暗的情况下搜索，我们也发现了显着的昼夜差异。这一结果表明皮肤中存在内源性节律，并且振荡是由时钟的核心循环进行的。我们还使用针对 mPER2 蛋白的特异性抗血清来寻找皮肤中的昼夜节律，mPER2 蛋白是 mPer2 基因的产物，mPer2 基因被认为是哺乳动物时钟基因中节律振荡最重要的基因。我们发现，在生物钟的夜间，时钟基因在角质形成细胞中强烈表达。这与上述 Northern blot 结果非常一致，表明转录增加导致时钟蛋白增加。这些研究有助于了解皮肤生理功能（代谢、血管、运动、立毛、排汗、皮肤温度、皮肤血流和角质形成细胞分裂）昼夜节律的基因水平控制机制。