概日時計を介した適応戦略の解析：ＵＶ耐性とエネルギー代謝のトレードオフ仮説

生物钟介导的适应策略分析：抗紫外线与能量代谢之间的权衡假设

基本信息

批准号：
18J15016
负责人：
川崎洸司
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究では主として（1）概日時計の周期長変異体を用いた解析、（2）阻害剤を使用した代謝とUV耐性リズムを結びつける具体的な経路の評価を行った。（1）では時計遺伝子kaiCの複数の変異体でUV耐性リズムを観察した。これらの変異体では内因性の時計の周期と一致するようにUV耐性リズムの周期も変化した。これはUV耐性リズムがUV照射やその後の光回復阻害に伴う明暗変化などの実験条件に由来する外因性の応答ではなく内因性の時計の振動によって生じていることを示している。これらの実験により、これまでの主張をより強固にすることができた。（2）では前年度までの分子遺伝学的なアプローチより明らかとなっていたUV耐性リズムとグリコーゲン代謝の関連をより明確にすることを目指した。まず、グリコーゲン分解の概日性や、いくつかの代謝酵素の変異体におけるグリコーゲン分解活性をより詳細に解析した。グリコーゲン分解活性の低下した時刻や変異体ではUV耐性が上昇しており、グリコーゲン代謝とUV耐性の間のトレードオフの関係がより明確となった。グリコーゲン分解のどの段階がUV耐性に影響を与えているのか、そのメカニズムの詳細を明らかとするために、呼吸、ATP合成などグリコーゲン分解の各ステップを阻害するいくつかの薬剤を用いた解析を行った。その結果、脱共役剤を添加しATP合成を阻害した場合にはUV耐性の低下が見られなくなった。つまり、グリコーゲン分解の概日変動に起因するATP合成能の変動が概日UV耐性リズムと密接に関連している可能性を意味していた。このように当該年度の研究により、私たちの見出した概日UV耐性リズムの基本的な性質、またその分子メカニズムの詳細を解き明かすための手がかりを得ることができた。

在今年的研究中，我们主要评估了（1）钻石时钟的周期性周期性变体，以及（2）使用抑制剂将代谢和UV耐药性节奏联系起来的特定途径。在（1）中，使用时钟基因KAIC的多个突变体观察到了抗紫外线的节奏。在这些变体中，抗紫外线的节奏周期也发生了变化，使其与内源性时钟周期匹配。这表明抗紫外线的节奏是由外部因果时钟的振动引起的，而不是实验条件（例如紫外线照射和随后的光恢复抑制）的外部因果反应。这些实验可以使迄今为止的主张更强大。在（2）中，我们旨在阐明抗紫外线的节奏与糖原代谢之间的关系，这从分子遗传学方法可以清楚地看出，直到上一年。首先，我们分析了某些代谢酶变体中糖原分解的变体中的糖原降解活性。紫外线耐药性随时间增加，糖原分解活性降低，糖原代谢和抗紫外线耐药性之间的贸易关系变得更加清晰。为了阐明该机制的细节，哪个糖原分解的阶段正在影响紫外线耐药性和机制的细节，我们使用几种抑制糖原分解步骤的药物进行分析，例如呼吸和ATP合成。结果，当添加萃取剂并抑制ATP合成时，不再看到UV耐药性的降低。换句话说，这意味着由糖原分解的每日波动引起的ATP合成的波动与ATP UV抗抗性节奏密切相关。这样，对相关会计年度的研究已获得了我们发现的轮廓紫外线抗性节奏的基本性质的线索以及分子机制的细节。