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。

今年的研究主要评估了（1）使用昼夜节律时钟长度突变体的分析，以及（2）使用抑制剂将代谢与紫外抗性节奏联系起来的特定途径。在（1）中，在KAIC的多个突变体中观察到紫外线节律。这些突变体还改变了紫外线节奏的周期，以与内源性时钟的周期相吻合。这表明抗紫外线的节奏是由内源性时钟振动引起的，而不是由实验条件得出的外源反应，例如与紫外线照射相关的光和黑暗变化以及随后抑制光恢复。这些实验使以前的论点变得更加强大。在（2）中，我们旨在阐明紫外线耐药性节奏与糖原代谢之间的关系，从上一年的分子遗传方法可以看出这一点。首先，我们更详细地分析了几种代谢酶突变体的糖原分解的昼夜节律性质。当糖原分解活性降低并突变体时，有时会增加紫外线耐药性，从而使糖原代谢和紫外线耐药性之间的关系更加清晰。为了阐明糖原分解阶段的机制会影响紫外线耐药性，我们使用了几种抑制糖原分解步骤的药物进行了分析，例如呼吸和ATP合成。结果，当添加解耦合器以抑制ATP合成时，未观察到紫外线耐药性降低。这意味着，糖原分解中昼夜节律变异引起的ATP合成能力的变化可能与昼夜节律紫外线耐药性节奏密切相关。因此，今年的研究提供了揭示我们昼夜节律抗性节律的基本特性及其分子机制的细节。