分子フィードバックループによるリズム発振と細胞間クロストークによる脳内時計の形成

通过分子反馈回路和细胞间串扰引起的节律振荡形成脑时钟

基本信息

批准号：
17021002
负责人：
本間さと
金额：
$ 4.61万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17021002/
关键词：
神経科学生理学遺伝子発現抑制生物発光

项目摘要

哺乳類の生物時計、視交叉上核(SCN)は固有の周期をもつ時計細胞により構成され、細胞間リズム同調により安定した単一周期のリズムを全身に発振していると考えられるが、その機序は不明である。本研究では、時計遺伝子の転写調節フィードバックループの動きを、生物発光レポーターマウスやラットを用いて測定し、SCN内の部位特異性と細胞間同調について検討した。1.SCN内時計細胞の多様性の検討時計遺伝子Per1のプロモーター支配下にルシフェラーゼを発現するPer1-Lucマウスを用い、培養SCNにおけるPer1発現の発光リズムを連続測定した。SCNに蛋白合成阻害剤cyclohexamide(CHX)を投与し、washout後の発光リズムを解析した。その結果、6時間のCHX投与後はPer1の発光リズムが二峰性となった。CCDカメラを用いた一細胞解析の結果、SCNには位相の異なる2群の細胞の存在すること、両群はCHXに対し異なる位相反応を示すことが分かった。2.SCN内の朝と夕を支配する二振動体の検索長日(LD18:6)と短日(LD6:18)条件下で数週間飼育したラット脳を用い、Digoxigeninラベルプローブを用いた3時間毎のin situ hybridizationを行った。全SCN内での時計遺伝子Per1・Per2発現リズムを測定し、SCN内の朝夕を支配する振動体の局在と分子機構について検討した結果、SCNにおけるPer1発現リズムは明期開始一致で、長日・短日とも発現パターンに有意差が少なく、Per2発現リズムは、長日・短日とも、下降位相が活動開始位相とほぼ一致することが明らかとなった。以上の2実験の結果、SCNには反応性の異なる分子時計をもつ細胞の存在が明らかとなった。また、Per1とPer2はそれぞれ朝・夕の行動を支配する振動体に関与することが示唆された。

哺乳动物的生物钟，即视交叉上核（SCN），由具有独特周期的时钟细胞组成，被认为通过细胞间节律同步在整个身体中振荡出稳定的单周期节律，其顺序未知。在这项研究中，我们使用生物发光报告小鼠和大鼠测量了时钟基因的转录调节反馈环，并研究了 SCN 内的位点特异性和细胞间同步性。 1. SCN内部时钟细胞多样性的检查使用在时钟基因Per1启动子控制下表达荧光素酶的Per1-Luc小鼠，我们连续测量了培养的SCN中Per1表达的发光节律。我们向 SCN 施用蛋白质合成抑制剂环己酰胺 (CHX)，并分析冲洗后的发光节律。结果，施用 CHX 6 小时后，Per1 的发光节律变为双峰。使用 CCD 相机进行的单细胞分析表明，SCN 中有两组具有不同相位的细胞，并且两组细胞对 CHX 表现出不同的相位响应。 2. 寻找 SCN 中控制早晨和晚上的双振荡器在长日照 (LD18:6) 和短日照 (LD6:18) 条件下培养数周的大鼠大脑中使用地高辛标记探针3 每小时原位杂交执行。通过测量时钟基因Per1和Per2在整个SCN中的表达节律，并研究SCN中控制早晚的振荡器的定位和分子机制，我们发现SCN中Per1的表达节律与SCN中控制早晚的振荡器的定位和分子机制一致。光照期的开始，与光照期的开始一致。・短日表达模式几乎没有显着差异，并且表明 Per2 表达节律的下降阶段几乎与活动开始阶段一致适用于长日和短日。上述两个实验的结果表明，SCN中存在具有不同反应性分子钟的细胞。也有人认为 Per1 和 Per2 分别参与控制早晨和晚上行为的振荡器。