行動リズムを支配する時計機構:中枢覚醒と多振動体同期の分子機構

控制行为节律的时钟机制：中枢唤醒和多振荡同步的分子机制

基本信息

批准号：
20019002
负责人：
本間さと
金额：
$ 6.14万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20019002/
关键词：
神経科学生理学選伝子生体リズム発光レポーター遺伝子

项目摘要

中枢時計SCNから行動リズム発振機構への出力経路を明らかにする目的で、時計遺伝子per1発現とPER2蛋白を発光にてレポートするper1-lucトランスジェニックマウスとPER2::LUCノックインマウスを用い、2以下の2実験を行い、所定の成果を得た。1.活動開始と終了を制御する振動体の局在:明暗(LD)12:12h下で繁殖飼育したマウスをLD18:6の長日条件、又はLD6:18の短日条件に3週間以上暴露した後、SCNの水平断切片をルシフェリン含有培地にて培養し、1時間露光の連続発光イメージを5日間撮像した。ピクセル毎の位相マップを作成した結果、SCN前外側に点灯前からper1発現が上昇する細胞群の存在が分かり、最前部の細胞群のリズムとは180度の位相差があった。一方、長日下のPER2リズムには、SCN前後でper1同様の傾向はあったが、位相差は数時間であり、前SCNに夜明けのピークをもつ細胞群は存在しなかった。同一細胞が内因性リズム発振と環境応答で2つの分子ループを使い分けている可能性が示唆された。2.遺伝子発現in vivo計測と行動リズムを駆動する振動体の検索:光ファイバーを用い、無麻酔・無拘束状態でSCNからの発光活性を連続計測し、時計遺伝子発現と行動リズムを同一個体で比較した。連続暗黒で飼育中のマウスに30分の光照射にてリズムをシフトさせ、時計遺伝子発現と行動のリズム変位の移行期を比較したところ、SCNにも行動リズムに一致した移行期をもつ細胞群の存在が明らかとなり、行動を駆動する中枢がSCN内部にも存在する可能性が示唆された。また、発光活性と自発活動は短時間の変動を示し、相互相関では自発活動がper1-lucを6-8分先行していることが分かった。per1発現からルシフェラーゼ蛋白合成までには数時間の時間を要するので、この変化は活動に伴う血流変化、特に、酸素、ATP、基質の変動などの影響を反映していると考えられる。

为了阐明从中央时钟SCN到行为节律振荡机制的输出通路，我们使用per1-luc转基因小鼠和PER2::LUC敲入小鼠，通过发光报告时钟基因per1表达和PER2蛋白，并分析我们进行了两次实验并获得了预期的结果。 1. 控制活动开始和结束的振荡器的定位：在 12:12 h 光照/黑暗 (LD) 下饲养的小鼠暴露于 LD 18:6 的长日照条件或 LD 6 的短日照条件： 18超过3周后，将SCN的水平切片培养在含有荧光素的培养基中，并拍摄1小时曝光的连续发光图像，持续5天。对每个像素创建相位图的结果发现，在前外侧SCN中存在一个细胞群，即使在开灯之前per1的表达也增加，并且与SCN的节律存在180度的相位差。最前面的细胞群。另一方面，长日照下的PER2节律在SCN前后与per1有相似的趋势，但相差数小时，并且在SCN前没有出现黎明峰的细胞群。这表明同一细胞可能使用两种不同的分子环来进行内源性节律振荡和环境反应。 2. 体内基因表达测量并寻找驱动行为节律的振荡器：利用光纤，我们在无麻醉和不受限制的状态下连续测量视交叉上核的发光活性，并比较同一个体的时钟基因表达和行为节律。做过。当我们通过用光照射30分钟来改变持续黑暗中的小鼠的节律并比较时钟基因表达和行为节律位移之间的过渡期时，我们发现SCN也有一个细胞群，其过渡期与SCN的存在已被揭示，这表明SCN内也可能存在驱动行为的中心。此外，发光活性和自发活性呈现短期波动，互相关显示自发活性先于per1-luc 6-8分钟。由于从 per1 表达到荧光素酶蛋白合成需要几个小时，因此这种变化被认为反映了与活动相关的血流变化，特别是氧气、ATP 和底物的变化。