膜輸送体ABCトランスポーターによる概日リズム制御機構の行動分子遺伝学的解析

膜转运蛋白ABC转运蛋白昼夜节律控制机制的行为分子遗传学分析

• 批准号: 09J03869
• 负责人: 伊藤 太一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J03869/
• 关键词: 概日リズム; ABCトランスポーター; ショウジョウバエ

昨年度までの研究により、E23の輸送物質を得ることができていた。その物質とはが昆虫ホルモンであり、脱皮変態を誘導することで良く知られているエクダイソンである。本年度では我々が確立した培養細胞でのアッセイ系により、エクダイソンは時計遺伝子vrilleとE23自身の発現を制御していることが明らかにできた。次にE23の発現領域を調べるために抗体作製を行った。得られた抗体による染色結果は思わしくなかったため、E23のプロモーターgal4系統の作製を行った。この系統ではE23の発現組織でgal4が発現するため、例えばUAS-GFP系統と交配することでショウジョウバエの脳内でのE23の発現部位を確認できる。その結果、E23は第3イントロン領域で制御されており、発現領域は脳内の時計細胞、特にその中でも最も上流に位置すると考えられているペースメーカーニューロンで発現していることが明らかとなった。つまりこれらの結果から、E23の制御因子はエクダイソンおよびCLK/CYCである可能性を示唆することができた。これまで得られた全ての結果全てを以下にまとめる。時計遺伝子のvrilleはCLK/CYCだけではなく、昆虫ホルモンであるエクダイソンによっても発現の制御を受けていることが分かった。また、E23も同様の制御を時計細胞内で受けている。一方で、発現したE23はエクダイソンを細胞外へ排出する機能を備えているため、自分自身およびvrilleの転写を負に制御している。これにより、今までの報告されていた概日リズムの制御がCLK/CYCによる転写・翻訳によるフィードバックだけではなく、それがホルモンによっても制御を受けるうえ、膜タンパク質E23がそのホルモンの細胞内量を変化させることでより安定なフィードバックループを形成している可能性を示唆することができた。

通过直到去年的研究，我们已经获得了E23的转运物质。这种物质就是蜕皮激素，一种以诱导蜕皮变态而闻名的昆虫激素。今年，利用我们建立的培养细胞检测系统，我们能够证明蜕皮激素调节时钟基因 vrille 和 E23 本身的表达。接下来，我们生产了抗体来研究 E23 的表达区域。由于使用抗体获得的染色结果不符合预期，我们构建了E23启动子gal4菌株。在该菌株中，gal4在表达E23的组织中表达，因此通过将其与UAS-GFP菌株杂交，例如，可以确认果蝇脑中E23的表达位点。结果表明，E23 受第三个内含子区域调节，该区域在大脑的时钟细胞中表达，特别是在起搏神经元中，被认为位于最上游。换句话说，这些结果表明E23的调节因素可能是蜕皮激素和CLK/CYC。迄今为止获得的所有结果总结如下。研究发现，生物钟基因vrille的表达不仅受CLK/CYC控制，还受昆虫激素蜕皮激素的控制。 E23 也在时钟单元内受到类似的控制。另一方面，表达的E23具有将蜕皮激素分泌到细胞外的功能，因此它负向调节自身和绒毛的转录。结果，迄今为止报道的昼夜节律的控制不仅由CLK/CYC的转录/翻译反馈控制，而且还由激素控制，膜蛋白E23控制细胞内的激素量。建议通过改变这一点可以形成更稳定的反馈循环。

项目成果

ショウジョウバエにおけるbHLH-ORANGEファミリー遺伝子による時計遺伝子の発現調節

果蝇中 bHLH-ORANGE 家族基因对时钟基因表达的调控

• 发表时间: 2009
• 作者: Srisawat;et al.;森崎泰弘;伊藤太一
• 通讯作者: 伊藤太一

bHLH-ORANGE family genes regulate the expression of E-box clock genes in Drosophila

• DOI: 10.1007/s13355-011-0052-z
• 发表时间: 2011-08-01
• 期刊: APPLIED ENTOMOLOGY AND ZOOLOGY
• 影响因子: 1.3
• 作者: Itoh, Taichi Q.;Tanimura, Teiichi;Matsumoto, Akira
• 通讯作者: Matsumoto, Akira