抄訳
Cryptochrome(Cry)は哺乳類の概日リズム生成に関わる時計遺伝子である。松果体ホルモンであるメラトニンは明瞭な概日リズムを示し、メラトニン合成の律速酵素とされるアリルアミンN-アセチル転移酵素 (AANAT)活性の概日リズムがメラトニンリズムを作り出している。AANAT活性の概日リズムは、中枢時計であるSCNから松果体への交感神経を介するシグナルによって作り出されていると考えられてきたが、AANAT遺伝子は、そのプロモーター領域にE-box配列を有しているため、CLOCK/BMALヘテロ2量体の結合による転写促進と、CRY/PER蛋白による転写抑制という時計遺伝子の転写翻訳フィードバックループがAanat遺伝子発現の概日リズムをつくりだしている可能性もある。その場合、転写抑制因子のCRYを欠損するマウス(Cry1−/−/Cry2−/−)では、Aanatの mRNAが持続的に発現し、メラトニンが恒常的に高値を示すことが予想される。しかし、著者らはメラトニンを合成可能なC3H系マウスをバックグランドとするCry1−/−/Cry2−/−マウスでは、松果体メラトニンの概日リズムが消失し、さらにメラトニン濃度も野生型マウスと比較し低レベルであることを過去に報告した(Yamanaka et al. Genes Cells 2010)。今回の研究では、Cry1−/−/Cry2−/−マウスを用いて松果体Aanatの概日リズム形成メカニズムを検討した。このため、Aanat mRNAレベルおよびAANATタンパク量、AANAT酵素活性を測定した。その結果、Cry1−/−/Cry2−/−マウスの松果体ではAanat mRNAが持続的に高値を示し、そのレベルは野生型マウスにおける概日リズムのピーク値に一致していた。しかし、AANATタンパク量およびAANAT酵素活性は持続的に低値であった。さらに、Cry1−/−/Cry2−/−マウスの培養松果体を交感神経作動薬であるイソプロテレノールで刺激すると野生型対照群よりも低いもののメラトニン合成が認められること、ノルアドレナリン刺激によるAANAT活性上昇やフォルスコリン刺激によるcAMP の上昇には野生型マウスと差がないことを確認した。これらの知見は、Cry1−/−/Cry2−/−マウスでは松果体細胞内でのメラトニン合成経路は正常であるが、生物時計中枢である視交叉上核からの神経入力が障害されるためにアドレナリンβ受容体を介する松果体細胞内のcAMP濃度が上昇せず、AANATは、mRNAレベルは高いものの、タンパク分解が亢進するため、AANATレベルおよび酵素活性が持続的に低下し、メラトニンを合成することができないことが示唆された。さらに、マウス松果体においてAANATのE-boxを介する転写調節機構が生理的活性をもつことも明らかにした。