ヘムの生理機能の時間生物学的解析

血红素生理功能的时间生物学分析

• 批准号: 16790142
• 负责人: 岡野 聡
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16790142/
• 关键词: 時計遺伝子; ヘム; 概日リズム; Cryptochrome(CRY); mRNA安定性; GFPノックインマウス; 5-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS); 転写; Period(PER); トランスジェニックマウス; リアルタイムPCR; 時計遺伝子; ヘム; 概日リズム; Cryptochrome(CRY); mRNA安定性; GFPノックインマウス; 5-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS); 転写; Period(PER); トランスジェニックマウス; リアルタイムPCR

16年度の研究によりCRY1のALAS-NmRNA発現制御への関与が明らかになったので、17年度はALAS-Nの発現制御機構に力点を移して、ヘムはいかに被時計制御遺伝子を制御するか、またCRYはその制御に如何に関わるかを解析する事を目標とした。まず、ALAS-N遺伝子プロモーターの制御下でGFPmRNAが発現するGFPノックイン遺伝子を持つGFPノックインヘテロマウスに、細胞内ヘム量を減少させる(DDC)又は増加させる(ヘミン)薬剤及びその他薬剤を投与し、肝臓でのGFP、ALAS-N両mRNAの挙動をリアルタイムPCRで解析し、ヘムによるALAS-NmRNA量の調節に2つの機構(ALAS-N遺伝子の転写制御およびmRNAの分解速度制御)が共に働く事をin vivoで明らかにした。さらに、同マウス肝臓ではALAS-NmRNAは大きな振幅で日周変動するのに対し、ヘムによる分解制御を受けないGFPmRNAの変動の程度は僅かである事、及びGFPmRNA量は各概日時刻でALAS-NmRNA量の1桁以上過剰にある事を明らかにした。これらの結果は、マウスの肝臓ALAS-NmRNAは常にヘムに依存したmRNA分解速度制御機構によって調節を受けており、観察されたALAS-NmRNAの大きな振幅での概日変動は、このヘムに依存したmRNAの分解制御の結果生じる事が強く示唆された。すなわち、ALAS-NmRNAの概日変動の振幅は、最終産物のヘムによる制御をうけるフィードバックループの機構の存在の可能性が推測される。さらにCRY1TgあるいはCRY1-APTgトランスジーンをGFPノックインヘテロマウスに導入した各コンパウンドマウスを得る事に成功し、GFPmRNAをレポーターにした解析からヘムのCRYを介したALAS-Nの転写制御機構がin vivoで明らかになる事が期待され、目下研究継続中である。

2016年的一项研究揭示了CRY1参与ALAS-N mRNA表达控制，因此在2017年，目标是将焦点转移到Alas-N表达控制机制上，并分析血红素如何控制时钟控制的基因，以及CRY如何参与其控制。首先，对携带GFP敲击基因的GFP敲击异质小鼠在Alas-N基因启动子控制下表达GFP mRNA的基因进行了一种药物，该药物可减少或增加血红素（DDC）的含量（DDC），而其他药物则减少或增加了细胞中的血红素的量，并增加了GFP和Alas-N mRNA的行为，而在gfp和Alas中的行为则是在gfp和Alas中的行为。机理（Alas-N基因的转录调节和mRNA降解率的控制）在血红素对ALAS-N mRNA水平的调节中共同起作用。此外，据表明，在同一小鼠肝脏中，Alas-nmrna在较大的幅度下波动，而GFPMRNA的波动程度不受血红素降解控制的影响很小，而GFPMRNA的水平至少是每个cillas-nmrna pirs cirdian cirdian cirdian cirdian cirdien cirdian cirdian cirdian cird cird cird cird cird cird cird cird的幅度。这些结果强烈表明，小鼠肝ALAS-N mRNA不断受到mRNA降解率调节的血红素依赖机制的调节，并且观察到的ALAS-N mRNA大幅度下观察到的昼夜节律变化导致这种血红素依赖性mRNA降解对照。也就是说，据推测，Alas-NMRNA中昼夜节律变化的幅度是由最终产物血红素控制的反馈环的机理。此外，我们已经成功获得了复合小鼠，其中将CRY1TG或CRY1-APTG转基因引入GFP敲击杂种小鼠中，并且可以预计，使用GFP mRNA作为记者的分析将揭示Alas-N的转录调节机制，即在Heme In Vivo In Vivo中通过Alas-N的转录调节机制，目前正在研究中。