JP5716153B2 - Reporter assay system for circadian rhythm control by DNA methylation of clock genes - Google Patents

Reporter assay system for circadian rhythm control by DNA methylation of clock genes Download PDF

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本発明は、時計遺伝子のDNAメチル化による概日リズム制御機構をモニターするためのレポーターアッセイ法および当該レポーターアッセイ法に用いる樹立細胞株に関する。   The present invention relates to a reporter assay for monitoring a circadian rhythm control mechanism by DNA methylation of a clock gene and an established cell line used for the reporter assay.

遺伝性の睡眠障害に加えて、社会の24時間化に伴う様々な睡眠障害が社会的問題となっている。概日リズム睡眠障害と呼ばれる一連の睡眠障害の発症には、時計遺伝子によって構成されている体内時計が関係しているものと考えられているが、その詳細なメカニズムに関しては不明である。
睡眠障害の治療法としては、特別な装置を必要とする高照度光療法や、ビタミンB12(非特許文献1)、メラトニン製剤(特許文献1)の投与が一般的である。
また、睡眠薬としては、ベンゾジアゼピン系の薬剤(非特許文献2)が一般に用いられており、長短時間型から、短時間型、中間型、長時間型まで様々な半減期の薬剤が開発されている。しかしながら、これらの睡眠薬による睡眠障害の治療法は、対処療法的なものであり、根本的に睡眠障害を治療することは困難である。また、夢遊症状等の副作用を伴う場合も多く、その使用法には細心の注意が必要である。最近、ノシセプチン受容体の作動薬としての作用を有する4-オキソイミダゾリジン-2-スピロピペリジン誘導体に概日リズム睡眠障害治療効果が期待されている(特許文献2)が、まだ研究開発途上であり副作用も懸念される。
天然成分や飲食品からの睡眠改善剤の研究開発も盛んで、茶葉由来のテアミンを用いるもの(特許文献4)、内因性のメラトニン分泌効果を有する発酵ホエーなどのホエー類を添加するもの(特許文献5)の他、高麗人参エキス(非特許文献3)、イクラ油に含まれるフォスファチジルコリン(非特許文献4)などを用いた睡眠改善剤が提案されている。これらは、いずれも飲食品用に用いられている素材に由来しているため、安全性も高く、日常的に摂取可能であるといえるが、その詳細な睡眠改善効果や作用メカニズムも十分な解明がなされておらず、効果に関しても大きな個人差があると考えられる。
このように、従来の治療方法は、そのほとんどは作用メカニズムが不明であるか、又は体内時計の位相を調節することにより生体リズムを正常化させようとするものであり、体内時計の周期の異常に起因する障害の根本的な治療法とはなっていない。
In addition to hereditary sleep disorders, various sleep disorders associated with 24-hour society have become social problems. The onset of a series of sleep disorders called circadian rhythm sleep disorders is thought to be related to the biological clock composed of clock genes, but the detailed mechanism is unknown.
As a treatment method for sleep disorders, high-intensity phototherapy requiring a special device, administration of vitamin B12 (Non-patent Document 1), and melatonin preparation (Patent Document 1) are generally used.
In addition, benzodiazepine drugs (Non-patent Document 2) are generally used as sleeping drugs, and various half-life drugs have been developed from long-time types to short-time types, intermediate types, and long-term types. . However, treatment methods for sleep disorders using these sleeping drugs are coping therapy, and it is difficult to fundamentally treat sleep disorders. In addition, there are many side effects such as sleepwalking symptoms, and the usage thereof requires careful attention. Recently, a 4-oxoimidazolidine-2-spiropiperidine derivative having an action as an agonist of a nociceptin receptor is expected to have a circadian rhythm sleep disorder treatment effect (Patent Document 2), but is still under research and development. Side effects are also a concern.
Research and development of sleep-improving agents from natural ingredients and foods and drinks is also active, using tea leaves derived teaamine (Patent Document 4), adding whey such as fermented whey with endogenous melatonin secretion effect (patent In addition to literature 5), sleep improvement agents using ginseng extract (non-patent literature 3), phosphatidylcholine (non-patent literature 4) contained in salmon oil have been proposed. These are all derived from materials used for food and drink, so they are safe and can be taken on a daily basis, but their detailed sleep improvement effects and mechanisms of action are fully elucidated. However, there is a great individual difference in the effect.
As described above, most of the conventional treatment methods have an unknown mechanism of action, or are intended to normalize the biological rhythm by adjusting the phase of the biological clock, and the period of the biological clock is abnormal. It is not a fundamental cure for disorders caused by.

一方、概日リズムは、体内時計によって制御されており、近年、時計遺伝子と呼ばれる一連の遺伝子群によって体内時計のリズムが刻まれていることが明らかとなってきた。体内時計は、生体リズムの位相調節と周期長の調節という2つの機能を有している。概日リズムの位相調節に関しては、時計遺伝子の発現が、少なくとも細胞培養系においては、多くの液性因子によって誘導されることから、生体においても、多くの調節因子が存在しているものと推測される(非特許文献5)。
最近の概日リズム関連遺伝子を用いたノックアウト実験などの結果から、生物時計調節の中心となる遺伝子がBmal1遺伝子であることがほぼ確立してきている(非特許文献6)。
従来から、Bmal1遺伝子プロモーター中の「RORE」配列と外来のSV40プロモーター、そしてルシフェラーゼ遺伝子を含むプラスミドを一過性発現可能に導入したNIH3T3細胞を用いた培養細胞レベルでのレポーターアッセイが、哺乳類における生体内でのBmal1遺伝子を介した概日リズムを再現できることが知られていた(非特許文献7)。しかしながら、このような従来の培養細胞によるレポーターアッセイ法では、細胞内でのプラスミドの状態が不安定であり、培地中に被検物質を添加した状態で細胞の培養を続けてその影響を正確に測定することはできなかった。
On the other hand, circadian rhythm is controlled by a circadian clock, and in recent years it has become clear that the rhythm of the circadian clock is engraved by a series of genes called clock genes. The biological clock has two functions: phase adjustment of biological rhythm and adjustment of cycle length. Regarding circadian rhythm phase regulation, the expression of clock genes is induced by many humoral factors, at least in cell culture systems, and it is assumed that there are many regulatory factors in living organisms. (Non-Patent Document 5).
From the results of recent knockout experiments using circadian rhythm-related genes, it has been almost established that the gene that is the center of biological clock regulation is the Bmal1 gene (Non-patent Document 6).
Traditionally, reporter assays at the cultured cell level using NIH3T3 cells into which a plasmid containing the RORE sequence in the Bmal1 gene promoter, a foreign SV40 promoter, and a luciferase gene have been introduced for transient expression have been performed in mammals. It has been known that circadian rhythm via Bmal1 gene in the body can be reproduced (Non-patent Document 7). However, in such a conventional reporter assay method using cultured cells, the state of the plasmid in the cell is unstable, and the cell culture is continued in a state where the test substance is added to the medium, and the influence is accurately determined. It was not possible to measure.

ところで、Bmal1遺伝子をはじめとする時計遺伝子は、プロモーター領域のDNAメチル化により発現制御されているが、ヒトBmal1遺伝子プロモーター領域のDNAメチル化異常と血液腫瘍の悪性度との相関関係が指摘され、ヒトBmal1遺伝子のプロモーター領域のメチル化による遺伝子不活性化によって概日性リズムが乱れることで血液悪性腫瘍が引き起こされる可能性が示唆されている(非特許文献8)。よってBmal1遺伝子のプロモーター領域のDNAメチル化によるリズム障害の発生メカニズムを解明することは、単に概日リズム障害による睡眠障害の改善目的だけではなく、血液悪性腫瘍発生メカニズムの解明にもつながり、ひいてはその予防、治療にも大いに役立つ。
しかしながら、レポーター遺伝子ノックインマウスやレポーター遺伝子を安定的に保持している樹立細胞を用いる従来のレポーターアッセイ法では、用いられる細胞は基本的には正常であるためDNAメチル化によるリズム障害モデル系とはならない。
すなわち、従来の概日リズム障害の治療法スクリーニングの手法は、正常な個体もしくは細胞を用いた、正常な時計遺伝子発現における生体リズムを基にした検索であり、癌などのように時計遺伝子がDNAメチル化により不活化された場合の治療法の開発には適さなかった。
したがって、時計遺伝子のDNAメチル化による発現制御機構をモニターできるレポーターアッセイ法およびそのための細胞系の樹立が強く望まれていた。
By the way, the expression of clock genes including Bmal1 gene is controlled by DNA methylation in the promoter region, but a correlation between abnormal DNA methylation in the human Bmal1 gene promoter region and the malignancy of blood tumors has been pointed out, It has been suggested that the circadian rhythm is disturbed by gene inactivation due to methylation of the promoter region of the human Bmal1 gene, thereby causing a hematological malignancy (Non-patent Document 8). Therefore, elucidating the mechanism of rhythm disorders caused by DNA methylation in the promoter region of the Bmal1 gene not only aims at improving sleep disorders due to circadian rhythm disorders, but also elucidates the mechanism of hematological malignancies, and consequently It is also very useful for prevention and treatment.
However, reporter gene knock-in mice and conventional reporter assay methods using established cells that stably hold a reporter gene are basically normal, so the rhythm disorder model system by DNA methylation is Don't be.
That is, the conventional screening method for circadian rhythm disorders is a search based on biological rhythm in normal clock gene expression using normal individuals or cells, and the clock gene is DNA such as cancer. It was not suitable for the development of treatments when inactivated by methylation.
Accordingly, there has been a strong demand for a reporter assay method that can monitor the expression control mechanism by DNA methylation of a clock gene and the establishment of a cell line therefor.

特表平8−502259号公報Japanese National Patent Publication No. 8-502259 WO2003/010168WO2003 / 010168 WO2003/063907WO2003 / 063907 WO2005/097101WO2005 / 097101 WO2005/097101WO2005 / 097101 特開2009−183197号公報JP 2009-183197 A

「概日リズム睡眠障害の臨床」千葉茂、本間研一 編、新興医学出版社、2003“Clinic of circadian rhythm sleep disorder” Shigeru Chiba, Kenichi Honma, Emerging Medical Publishers, 2003 「睡眠障害の対応と治療ガイドライン、内山真 編、じほう、2002」“Sleep disorder response and treatment guidelines, Makoto Uchiyama, Jiho, 2002” Young Ho Rhee,et al.,Psychopharmacology,101,p.486-488(1990)Young Ho Rhee, et al., Psychopharmacology, 101, p. 486-488 (1990) 日比野英彦、Food Style21,Vol.7,No.3,p.50-53(2003)Hidehiko Hibino, Food Style 21, Vol. 7, No. 3, p. 50-53 (2003) Curr Biol 2000,10:1291-4Curr Biol 2000,10: 1291-4 Cell,2000,103,1009-1017Cell, 2000,103,1009-1017 Nature,2002,418,534-539Nature, 2002,418,534-539 Caner Res.,2009,69,8447-8454Caner Res., 2009,69,8447-8454 Mol.Cell.Biol.,2008,28,3477-3488Mol.Cell.Biol., 2008,28,3477-3488 Neuron,2004,43,527-537Neuron, 2004,43,527-537 Bioscience Rep.,2010,in pressBioscience Rep., 2010, in press Methods in Enzymol.,2005,393,269-288Methods in Enzymol., 2005, 393, 269-288

本発明は、時計遺伝子のDNAメチル化による発現抑制を調節可能な物質のスクリーニングに適した樹立細胞系を提供し、当該細胞系を用いたレポーターアッセイ法を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide an established cell line suitable for screening a substance capable of regulating the suppression of expression by DNA methylation of a clock gene, and to provide a reporter assay method using the cell line. .

生物時計調節の中心と考えられているBmal1遺伝子(非特許文献6)における概日リズムをもった転写調節は、ルシフェレース遺伝子を用いたレポーターアッセイにより培養細胞レベルで検出することが可能である(非特許文献7)が、このような従来の培養細胞によるレポーターアッセイ法では、細胞内でのプラスミドの状態が不安定であり、培地中に被検物質を添加した状態で細胞の培養を続けてその影響を正確に測定することはできなかった。
そこで、本発明者らは以前、このような従来型のBmal1遺伝子のプロモーター領域などの特定領域に一過的に作用する物質又は遺伝子の探索を意図するレポーターアッセイ法とは異なり、概日リズム形成サイクル自体に長期間にわたって作用し、その周期を早めたり遅くしたりする物質を探索するためのレポーターアッセイ系を構築し、特許出願している(特願2009−175576号)。具体的には、まず、マウスBmal1遺伝子プロモーター中の「RORE」配列及び転写開始部位を含む領域(−202〜+27位)にレポーターとなるルシフェラーゼ遺伝子を繋いだレポータープラスミド(図1)を作製してNIH3T3細胞株に導入し、安定に概日リズムを刻みながらルシフェラーゼを生産する細胞株を樹立した。そして、当該細胞株に種々の物質を作用させて、そのルシフェレース活性をモニターするアッセイ系である。当該レポーターアッセイ系は、Bmal1プロモーター領域の転写調節部位に作用して、概日リズム周期の調節をする物質の発見にとってきわめて有効である。しかし、使用している細胞系は正常細胞由来であって、時計遺伝子DNAはメチル化されておらず、基本的に正常な概日リズムを刻むため、時計遺伝子プロモーター領域のDNAメチル化によるリズム障害を引き起こす物質の解明や、当該概日リズム障害の改善のための物質の探索に用いることはできない。
Transcriptional regulation with circadian rhythm in the Bmal1 gene (Non-patent Document 6), which is considered to be the center of biological clock regulation, can be detected at the level of cultured cells by a reporter assay using a luciferase gene ( Non-patent document 7), however, in such a conventional reporter assay method using cultured cells, the state of the plasmid in the cells is unstable, and the cell culture is continued with the test substance added to the medium. The effect could not be measured accurately.
Thus, unlike the reporter assay method, which was previously intended to search for a substance or gene that acts transiently on a specific region such as the promoter region of the conventional Bmal1 gene, the present inventors previously formed circadian rhythms. A reporter assay system for searching for a substance that acts on the cycle itself for a long period of time and accelerates or slows the cycle has been constructed and has been applied for a patent (Japanese Patent Application No. 2009-175576). Specifically, first, a reporter plasmid (FIG. 1) in which a luciferase gene serving as a reporter is linked to a region (positions −202 to +27) containing a “RORE” sequence and a transcription initiation site in a mouse Bmal1 gene promoter is prepared. It was introduced into the NIH3T3 cell line, and a cell line that produces luciferase with stable circadian rhythm was established. And, it is an assay system in which various substances are allowed to act on the cell line to monitor its luciferase activity. This reporter assay system is extremely effective for the discovery of substances that act on the transcriptional regulatory site of the Bmal1 promoter region and regulate the circadian rhythm cycle. However, since the cell line used is derived from normal cells, the clock gene DNA is not methylated and basically engraves a normal circadian rhythm. Therefore, rhythm disorders due to DNA methylation in the clock gene promoter region It cannot be used for the elucidation of substances that cause the circadian sensation or the search for substances for improving the circadian rhythm disorder.

ところで、白血病細胞等においてはBmal1遺伝子がプロモーター領域のDNAメチル化により発現抑制されていることが知られており,当該領域のメチル化度と腫瘍の悪性度との間に相関関係があることが報告されている(非特許文献8)。本発明者らは、この知見をもとに、ヒト白血病細胞RPMI8402のゲノム配列中のBmal1遺伝子のプロモーター領域を詳細に検討した結果、当該プロモーター領域が高度にDNAメチル化されていることを確認した。また、RPMI8402細胞を周知のDNA脱メチル化剤である5-aza-2’-dCTP(シグマ社)で処理することによりBmal1遺伝子の発現が回復し、概日リズムも回復することを見出した。これらの結果は、RPMI8402細胞では、Bmal1遺伝子のプロモーター領域のDNAメチル化によりBmal1遺伝子発現が抑制され、その結果概日リズムが失われていることを示唆している。
そこで、前記レポータープラスミドと同様に、細胞内の概日リズム転写をモニターするために必要最小限のヒトBmal1遺伝子プロモーター領域(非特許文献11、特許文献6)をルシフェレース遺伝子に接続して作製したレポータープラスミド(図1)を、RPMI8402細胞に導入して当該プラスミドが安定的に保持されるような細胞株を樹立した。この樹立した細胞株においては概日リズムを刻まないことを確認し、当該樹立細胞株における脱メチル化処理による転写リズムへの影響を検討した。樹立細胞株を5-aza-2’-dCTP存在下で培養すると、内在性Bmal1遺伝子プロモーター領域の脱メチル化によるBmal1遺伝子の発現が観察されると共に、レポーター遺伝子の概日リズム発現が観察された(図4)。
以上の結果より、本樹立細胞株を用いてルシフェレース活性をモニターすることにより、RPMI8402細胞の内在Bmal1遺伝子の転写を介した生物リズムを簡便かつ的確に知ることが可能となり、ヒトリンパ球組織特異的な概日リズムに対する影響を評価することも可能となった。また、DNAメチル化によりBmal1遺伝子が発現抑制されているような場合の、多様な物質の概日リズムに対する影響を評価することが可能となった。
以上の知見を得たことで、本発明を完成した。
By the way, in leukemia cells and the like, it is known that the expression of the Bmal1 gene is suppressed by DNA methylation of the promoter region, and there is a correlation between the degree of methylation of the region and the malignancy of the tumor. It has been reported (Non-Patent Document 8). Based on this finding, the present inventors examined the promoter region of the Bmal1 gene in the genomic sequence of human leukemia cell RPMI8402 in detail, and as a result, confirmed that the promoter region was highly DNA methylated. . Further, it was found that the RPMI 8402 cells were treated with 5-aza-2'-dCTP (Sigma), which is a well-known DNA demethylating agent, to restore the expression of Bmal1 gene and circadian rhythm. These results suggest that, in RPMI8402 cells, Bmal1 gene expression was suppressed by DNA methylation of the promoter region of Bmal1 gene, resulting in loss of circadian rhythm.
Therefore, similarly to the reporter plasmid, a minimal human Bmal1 gene promoter region (Non-patent Document 11 and Patent Document 6) necessary for monitoring intracellular circadian rhythm transcription was connected to the luciferase gene. A reporter plasmid (FIG. 1) was introduced into RPMI 8402 cells to establish a cell line in which the plasmid was stably maintained. In this established cell line, it was confirmed that the circadian rhythm was not recorded, and the influence of the demethylation treatment on the transcription rhythm in the established cell line was examined. When the established cell line was cultured in the presence of 5-aza-2'-dCTP, expression of the Bmal1 gene due to demethylation of the endogenous Bmal1 gene promoter region was observed, and circadian rhythm expression of the reporter gene was observed. (Figure 4).
Based on the above results, by monitoring the luciferase activity using this established cell line, it is possible to know the biological rhythm through transcription of the endogenous Bmal1 gene in RPMI8402 cells easily and accurately, and it is specific to human lymphocyte tissue. It was also possible to evaluate the effects on various circadian rhythms. Moreover, it became possible to evaluate the influence of various substances on circadian rhythm when the expression of Bmal1 gene was suppressed by DNA methylation.
By obtaining the above knowledge, the present invention was completed.

すなわち、本発明は以下の発明を含むものである。
〔1〕 Bmal1プロモーター下流にレポーター遺伝子を有するレポータープラスミドを用いて形質転換されたリンパ系癌細胞株であって、Bmal1プロモーターにより転写されるレポーター遺伝子を安定的に保持している樹立細胞株。
〔2〕 リンパ系癌細胞株がヒト白血病細胞RPMI8402であって、レポータープラスミドとしてヒトBmal1プロモーターの「RORE」を含む-201〜+24の領域にルシフェラーゼ遺伝子が繋がれたレポータープラスミドを用いる、前記〔1〕に記載の樹立細胞株。
〔3〕 時計遺伝子のDNAメチル化に起因する概日リズム障害改善剤をスクリーニングする方法であって、前記〔1〕又は〔2〕に記載の樹立細胞株を含む培地に被検物質を添加する工程、及びレポーター蛋白の発光又は蛍光強度を経時的に測定し概日リズムを刻むか否かを判定する工程を含む方法。
That is, the present invention includes the following inventions.
[1] A lymphoid cancer cell line transformed with a reporter plasmid having a reporter gene downstream of the Bmal1 promoter, which is an established cell line stably holding a reporter gene transcribed by the Bmal1 promoter.
[2] The lymphoid cancer cell line is human leukemia cell RPMI8402, and a reporter plasmid in which a luciferase gene is linked to a region of −201 to +24 containing “RORE” of the human Bmal1 promoter is used as a reporter plasmid, The established cell line according to 1].
[3] A method for screening for an agent for improving circadian rhythm disorders caused by DNA methylation of a clock gene, wherein a test substance is added to a medium containing the established cell line described in [1] or [2] And a method comprising measuring the luminescence or fluorescence intensity of the reporter protein over time and determining whether to circadian rhythm.

本発明によって、Bmal1遺伝子をはじめとする時計遺伝子プロモーター領域がDNAメチル化により抑制制御されている樹立細胞株であって、かつ当該抑制機構を解除して概日リズムの回復を評価可能なレポーター遺伝子を安定的に保持しているリンパ系癌由来樹立細胞株が提供できた。
本発明の樹立細胞株を用いることにより、これまで観測不可能であった時計遺伝子のDNAメチル化による体内時計の周期異常に起因する概日リズム障害の根本的な治療法を検索することが可能となり、また、薬剤のリンパ球組織特異的リズムに及ぼす影響を推定することも可能となった。
According to the present invention, an established cell line in which the clock gene promoter region including the Bmal1 gene is controlled to be suppressed by DNA methylation, and the reporter gene capable of evaluating the recovery of circadian rhythm by releasing the suppression mechanism It was possible to provide a lymphoid cancer-derived established cell line that stably holds
By using the established cell line of the present invention, it is possible to search for a fundamental treatment method for circadian rhythm disorders caused by abnormalities in the period of the circadian clock due to DNA methylation of the clock gene, which could not be observed until now. It was also possible to estimate the effect of drugs on lymphocyte tissue-specific rhythms.

レポータープラスミドの構築 マウス及びヒトBmal1プロモーター領域の遺伝子地図中でのRORE(白)ならびにSAF-A結合配列(灰)の位置を示す。ROREを含むヒトBmal1プロモーターにおける-201〜+24の領域をプラスミドpGL3-dLucのルシフェレース遺伝子上流に挿入した。Construction of reporter plasmid The positions of RORE (white) and SAF-A binding sequence (ash) in the genetic maps of the mouse and human Bmal1 promoter regions are shown. The region of −201 to +24 in the human Bmal1 promoter containing RORE was inserted upstream of the luciferase gene of the plasmid pGL3-dLuc. ヒト白血病細胞RPMI8402におけるBmal1プロモーター領域のメチル化 ヒト白血病細胞RPMI8402におけるBmal1プロモーター領域のメチル化状態を、Bisulfiteシーケンスによる独立した4クローン解析により示す。メチル化されうるCpGヌクレオチド(縦線)、メチル化シトシン(黒)、非メチル化シトシン(白)で示した。Methylation of Bmal1 promoter region in human leukemia cell RPMI8402 The methylation state of the Bmal1 promoter region in human leukemia cell RPMI8402 is shown by independent 4 clone analysis by Bisulfite sequence. CpG nucleotides that can be methylated (vertical line), methylated cytosine (black), unmethylated cytosine (white). DNAの脱メチル化によるBmal1遺伝子発現誘導 RPMI8402細胞を2μM 5-aza-2’-dCTP存在下48時間処理後(+)のActinおよびBmal1遺伝子の発現(RT-PCR)を示す。Induction of Bmal1 gene expression by demethylation of DNA RPMI8402 cells are treated for 48 hours in the presence of 2 μM 5-aza-2'-dCTP (+). Actin and Bmal1 gene expression (RT-PCR) is shown. 5-aza-2’-dCTPによる概日リズム調節 本発明の樹立細胞株(CPT-K stable clone 3)の2μM 5-aza-2’-dCTPと発光基質ルシフェリンを含む培地中での化学発光測定結果を示す。発光は10分毎に1分間測定。 2μM 5-aza-2’-dCTP存在下(Aza-dCTP)、ならびに不存在下(対照)の化学発光量の経時変化を示す。図中、灰色の曲線は実際の測定された値を、黒色の曲線は最小二乗法によりフィッティングしたグラフを示す。Regulation of circadian rhythm by 5-aza-2'-dCTP Chemiluminescence measurement in a medium containing 2μM 5-aza-2'-dCTP and the luminescent substrate luciferin of the established cell line (CPT-K stable clone 3) of the present invention Results are shown. Luminescence is measured for 1 minute every 10 minutes. The time course of chemiluminescence in the presence (Aza-dCTP) and absence (control) of 2 μM 5-aza-2'-dCTP is shown. In the figure, the gray curve shows the actual measured value, and the black curve shows the graph fitted by the least square method.

1.概日リズムとBmal1遺伝子について
体内時計の調節に係わる主要な因子としては、体内時計の刻みを促進するBmal1遺伝子とClock遺伝子、抑制因子として働くCry遺伝子とPeriod遺伝子の4種類がある。
これら遺伝子群のうちで、Bmal1遺伝子をノックアウトしたマウスでは、行動のリズムが全く見られなくなり、まるで生物リズムが全く破壊された様に振舞う。他の時計遺伝子PeriodやCry等の単一遺伝子ノックアウトマウスでは活動周期に異常が観察されるのみであり、Bmal1遺伝子は単一遺伝子の破壊において行動リズム形成を全く示さなくなる唯一つの遺伝子である。さらにBmal1遺伝子ノックアウトマウスでは時計中枢である視交叉上核(SCN)において時計遺伝子Period1およびPeriod2の発現がほぼ完全に抑えられている。以上のことより、生物時計調節の中心となるのがBmal1遺伝子であると考えられている(非特許文献6)。
Bmal1遺伝子プロモーター領域中のROREは、RORαおよびREV-ERBα認識配列とも呼ばれ、RORαおよびREV-ERBαが結合することで、それぞれBmal1遺伝子プロモーター活性を活性化および抑制することが知られている(非特許文献10)が、最近、本発明者らは、マウスBmal1遺伝子プロモーターの下流領域の「SAF-A結合領域(-27〜+266位)」にSAF-A蛋白が結合して形成する核マトリックス構造によりBmal1遺伝子の転写を制御するという概日リズムの調節機構を解明した(非特許文献11、特許文献6)。
1. Regarding circadian rhythm and Bmal1 gene, there are four main factors involved in the regulation of the body clock, the Bmal1 and Clock genes that promote the ticking of the body clock, and the Cry and Period genes that act as suppressors.
Among these genes, mice that knocked out the Bmal1 gene no longer have any behavioral rhythm, and behave as if the biological rhythm was completely destroyed. In the single clock knockout mice such as other clock genes such as Period and Cry, only abnormalities are observed in the activity cycle, and the Bmal1 gene is the only gene that does not show any behavioral rhythm formation when the single gene is destroyed. Furthermore, in Bmal1 gene knockout mice, expression of clock genes Period1 and Period2 is almost completely suppressed in the suprachiasmatic nucleus (SCN), which is the clock center. From the above, it is considered that the Bmal1 gene is the center of biological clock regulation (Non-patent Document 6).
RORE in the Bmal1 gene promoter region is also called RORα and REV-ERBα recognition sequence, and it is known that RORα and REV-ERBα bind to each other to activate and repress Bmal1 gene promoter activity, respectively (non- Patent Document 10) recently discloses a nuclear matrix formed by binding of SAF-A protein to the “SAF-A binding region (positions −27 to +266)” in the downstream region of the mouse Bmal1 gene promoter. The regulatory mechanism of circadian rhythm that regulates the transcription of Bmal1 gene by structure was elucidated (Non-patent Document 11 and Patent Document 6).

2.レポータープラスミドの構築及び当該レポータープラスミドを保持したリンパ系癌細胞由来細胞株の樹立
本発明において用いるレポータープラスミドは、細胞内のBmal1遺伝子の転写制御が正常に働き概日リズムに係わる全ての時計遺伝子の発現が正常に行われたことをモニターするためのものである。本発明実施例では、非特許文献7において、Bmal1遺伝子プロモーターの特定領域に作用する物質の探索に用いられたプラスミドであるpGL3-dLuc(非特許文献7)を利用し、そのルシフェレース遺伝子上流に、ヒトBmal1プロモーター領域の「RORE」を含む-201〜+24の領域を挿入して作製した(図1)。ここで用いたヒトBmal1プロモーターの特定領域は、Bmal1プロモーター活性を示す最小単位であって好ましいが、当該領域を含み概日リズムプロモーター活性を示す領域、例えばSAF-A結合領域を除くヒトBmal1プロモーターの全長を用いてもよい。ヒトBmal1プロモーター領域の-201〜+24領域に代えて、マウスBmal1プロモーター領域の-202〜+27領域もしくはそれを含むマウスBmal1プロモーター領域、又は他の哺乳動物由来の相同の領域を用いてもよい。なお、その際ヒトBmal1プロモーター領域の塩基配列は、公共の塩基配列データベース、例えばGenBankのID: NC_000011.9より、マウスBmal1プロモーター領域の塩基配列は、同ID: NC_000073.5より入手できる。また、レポーター遺伝子としてはルシフェラーゼ遺伝子に代え、GFP遺伝子などの蛍光遺伝子を用いてもよい。
リンパ系癌細胞としては、非特許文献8に記載されるRAJI細胞の他、AKATA細胞を用いることができるが、本実施例では、リンパ系癌細胞として、概日リズムを全く刻まないヒト急性リンパ性白血病細胞(T細胞由来)のRPMI8402株を選択した。本実施例においては、当該RPMI8402株のゲノム遺伝子中のBmal1プロモーター領域は、高密度でメチル化されており(図2)、メチル化DNAからメチル基を脱離させることができる脱メチル化薬剤(例えば、5-aza-2’-dCTP)を作用させた場合には、Bmal1プロモーター活性が回復し、概日リズムを刻むようになることを確認している。
そして、前記レポータープラスミドをRPMI8402株に導入して形質転換RPMI8402細胞を得(非特許文献7の手法に従った)、継代培養を続けて、概日リズムを刻むことなく安定にルシフェラーゼを生産する形質転換RPMI8402細胞株を樹立し、独立行政法人 産業技術総合研究所特許生物寄託センターに「CPT-K stable clone 3」の株名で寄託した(受理番号:FERM AP−22006、受理日:2010年8月8月24日)。
なお、リンパ系癌細胞の由来生物種と、レポータープラスミド中のBmal1プロモーター領域の由来生物種は異なってもよいが、同一であることが好ましい。例えばマウス由来のリンパ系癌細胞を用いる場合には、マウスBmal1プロモーター領域の-202〜+27領域をレポーター遺伝子上流に挿入したレポータープラスミドを用いることが好ましい。
2. Construction of a reporter plasmid and establishment of a lymphoid cancer cell-derived cell line carrying the reporter plasmid The reporter plasmid used in the present invention is a transcriptional regulator of all clock genes related to circadian rhythm that functions normally in the transcriptional control of the Bmal1 gene in the cell. It is for monitoring that the expression was normally performed. In Examples of the present invention, pGL3-dLuc (Non-patent Document 7), which is a plasmid used for searching for a substance acting on a specific region of the Bmal1 gene promoter in Non-Patent Document 7, is used upstream of the luciferase gene. The region of −201 to +24 containing “RORE” of the human Bmal1 promoter region was inserted (FIG. 1). The specific region of the human Bmal1 promoter used here is preferably the smallest unit that exhibits Bmal1 promoter activity, but includes the region that exhibits circadian rhythm promoter activity, for example, the human Bmal1 promoter excluding the SAF-A binding region. The full length may be used. Instead of the -201 to +24 region of the human Bmal1 promoter region, the -202 to +27 region of the mouse Bmal1 promoter region or the mouse Bmal1 promoter region containing it, or a homologous region derived from another mammal may be used. . In this case, the base sequence of the human Bmal1 promoter region can be obtained from public base sequence databases such as GenBank ID: NC — 000011.9, and the base sequence of the mouse Bmal1 promoter region can be obtained from the same ID: NC — 000073.5. Further, as a reporter gene, a fluorescent gene such as a GFP gene may be used instead of the luciferase gene.
As the lymphoid cancer cells, AKATA cells can be used in addition to the RAJI cells described in Non-Patent Document 8, but in this example, human acute lymphoma that does not have any circadian rhythm as lymphatic cancer cells. Sexual leukemia cells (T cell-derived) RPMI8402 strain was selected. In this example, the Bmal1 promoter region in the genomic gene of the RPMI 8402 strain is methylated at high density (FIG. 2), and a demethylating agent (that can desorb a methyl group from methylated DNA ( For example, it has been confirmed that when 5-aza-2'-dCTP) is allowed to act, the Bmal1 promoter activity is restored and the circadian rhythm begins.
Then, the reporter plasmid is introduced into the RPMI8402 strain to obtain transformed RPMI8402 cells (according to the technique of Non-Patent Document 7), and subculture is continued to produce luciferase stably without circadian rhythm. A transformed RPMI8402 cell line was established and deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center under the name of “CPT-K stable clone 3” (Accession Number: FERM AP-22006, Accepted Date: 2010) August 24th).
The biological species derived from lymphoid cancer cells and the biological species derived from the Bmal1 promoter region in the reporter plasmid may be different, but are preferably the same. For example, when using mouse-derived lymphoid cancer cells, it is preferable to use a reporter plasmid in which the -202 to +27 region of the mouse Bmal1 promoter region is inserted upstream of the reporter gene.

3.リンパ系癌細胞由来樹立細胞株を用いたレポーターアッセイ法
本発明のリンパ系癌細胞由来樹立細胞株の培養培地中に被検物質を添加し、培養しながらルシフェラーゼの発光強度を経時的にモニターすることにより、当該樹立細胞に内在しているBmal1プロモーター領域のメチル基が外れて、Bmal1プロモーター活性が回復してBmal1遺伝子が発現する。その際に、同時に他の時計遺伝子発現も発現していれば概日リズム発振機構が機能するようになる。すなわち発現したBMAL1タンパクとCLOCKがBMAL1-CLOCK複合体を形成し、PeriodやCryの転写を活性化させる。生成されたPERIODやCRYタンパクが核内移行してBMAL1-CLOCK複合体のPeriodやCry遺伝子に対する転写活性化機能を抑制するためPeriodやCry遺伝子の発現が制御されるという一連の概日リズム形成サイクル(ネガティブフィードバックループ)が機能し始める。当該樹立細胞内で安定してルシフェラーゼを発現しているレポータープラスミド中のヒトBmal1プロモーター中に存在しているRORE配列にはRORαおよびREV-ERBαが結合することにより転写が調節されている。これらRORαおよびREV-ERBα遺伝子も上記のBMAL1,CLOCK,PERIOD,CRYによる概日リズム形成サイクル(ネガティブフィードバックループ)により遺伝子発現が調節されている。すなわち概日リズム形成サイクルが機能することにより、RORαおよびREV-ERBαが概日リズムに関して機能を持つようになり、RORαおよびREV-ERBαにより転写調節されているBmal1プロモーターにより転写されるルシフェラーゼ発光強度も概日リズムを刻み出す。
したがって、当該樹立細胞のルシフェラーゼの発光強度を経時的にモニターすることで、被検物質のBmal1プロモーター領域及び他の時計遺伝子の発現制御DNA領域におけるメチル化による概日リズム抑制機構を解除できる物質がはじめて探索できるようになった。
3. Reporter assay method using established lymphoid cancer cell-derived cell line The test substance is added to the culture medium of the established lymphoid cancer cell-derived cell line of the present invention, and the luminescence intensity of luciferase is monitored over time while culturing. As a result, the methyl group of the Bmal1 promoter region endogenous to the established cell is removed, the Bmal1 promoter activity is restored, and the Bmal1 gene is expressed. At that time, the circadian rhythm oscillation mechanism will function if expression of other clock genes is also expressed at the same time. That is, the expressed BMAL1 protein and CLOCK form a BMAL1-CLOCK complex, which activates transcription of Period and Cry. A series of circadian rhythm formation cycles in which the expression of Period and Cry genes is controlled in order to suppress the transcriptional activation function of Periodic and Cry genes of BMAL1-CLOCK complex by transferring the generated Period and CRY proteins into the nucleus (Negative feedback loop) starts to work. Transcription is regulated by the binding of RORα and REV-ERBα to the RORE sequence present in the human Bmal1 promoter in the reporter plasmid that stably expresses luciferase in the established cells. The gene expression of these RORα and REV-ERBα genes is also regulated by the circadian rhythm formation cycle (negative feedback loop) by the above BMAL1, CLOCK, PERIOD, and CRY. That is, when the circadian rhythm formation cycle functions, RORα and REV-ERBα become functional with respect to circadian rhythm, and the luciferase luminescence intensity transcribed by the Bmal1 promoter that is transcriptionally regulated by RORα and REV-ERBα Engrave the circadian rhythm.
Therefore, by monitoring the luminescence intensity of luciferase in the established cells over time, there is a substance that can cancel the circadian rhythm suppression mechanism by methylation in the Bmal1 promoter region of the test substance and the expression control DNA region of other clock genes. It became possible to search for the first time.

4.スクリーニング方法
DNAメチル化によるリズム障害改善物質のスクリーニング法は、以下の手順で行う。
(1)本発明のリンパ系癌細胞由来樹立細胞株を培養ディッシュに104〜106個、好ましくは105〜106個ずつ播種し、50%血清含有培地で2時間培養して生体リズムをリセットする。
(2)被検物質及び発光基質(例えばルシフェリン)を培地に添加し、37℃で2時間インキュベートする。
(3)室温(25℃)で5日〜10日細胞培養を行いながら、経時的にレポーター蛋白の発光強度又は蛍光強度をモニターする。ルシフェラーゼ発光の場合、典型的には10分毎に1分間測定する。測定値は、最小二乗法によりフィッティング(非特許文献12)することが好ましい。
(4)レポーター蛋白の発光強度の変化が、一定時間経過後に概日リズムを刻むようになった場合に、被検物質がDNAメチル化異常に起因するリズム障害の改善物質であると判定する。
4). Screening method
The screening method for substances that improve rhythm disorders by DNA methylation is performed according to the following procedure.
(1) 10 4 to 10 6 cells, preferably 10 5 to 10 6 cells, of the established lymphoid cancer cell-derived established cell line of the present invention are seeded at a time, and cultured for 2 hours in a medium containing 50% serum for 2 hours. To reset.
(2) A test substance and a luminescent substrate (for example, luciferin) are added to the medium and incubated at 37 ° C. for 2 hours.
(3) While performing cell culture at room temperature (25 ° C.) for 5 to 10 days, the luminescence intensity or fluorescence intensity of the reporter protein is monitored over time. In the case of luciferase luminescence, measurement is typically performed every 10 minutes for 1 minute. The measured value is preferably fitted by the least square method (Non-patent Document 12).
(4) When the change in the luminescence intensity of the reporter protein starts to circadian rhythm after a certain time has elapsed, it is determined that the test substance is a substance that improves rhythm disorders caused by DNA methylation abnormality.

5.時計遺伝子プロモーター領域のDNAメチル化異常に起因する睡眠障害改善剤
Bmal1遺伝子をはじめとする時計遺伝子は、プロモーター領域のDNAメチル化により発現制御されているが、リンパ球系の腫瘍細胞では、Bmal1遺伝子プロモーター領域が異常にDNAメチル化されており、DNAメチル化度と腫瘍の悪性度とは相関関係が指摘されている(非特許文献8)。このような異常なDNAメチル化が白血病患者などの概日リズム障害による睡眠障害を引き起こしていると考えられるから、本発明のレポーターアッセイ系によりスクリーニングされた時計遺伝子のDNAメチル化解除作用のある被検物質は、異常なDNAメチル化に起因する睡眠障害の予防、又は治療用の医薬組成物に用いることができる。
そのような睡眠障害を引き起こす対象の動物は、典型的にはヒトであるが、ヒト等の霊長類、イヌ、ネコなどの愛玩動物、ウシ、ウマなどの家畜動物、マウス、ラットなどの実験動物を含む哺乳類も含まれる。
5. An agent for improving sleep disorders caused by abnormal DNA methylation in the clock gene promoter region
The expression of clock genes such as the Bmal1 gene is regulated by DNA methylation in the promoter region. However, in lymphoid tumor cells, the Bmal1 gene promoter region is abnormally DNA methylated and the degree of DNA methylation There is a correlation between malignancy and tumor malignancy (Non-patent Document 8). Since such abnormal DNA methylation is thought to cause sleep disorders due to circadian rhythm disorders such as leukemia patients, the clock genes screened by the reporter assay system of the present invention have a DNA methylation-degrading activity. The test substance can be used in a pharmaceutical composition for preventing or treating sleep disorders caused by abnormal DNA methylation.
The target animal causing such sleep disorder is typically a human, but primates such as humans, pets such as dogs and cats, domestic animals such as cows and horses, and laboratory animals such as mice and rats. Including mammals.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は特にこれら実施例に限定されるものではない。
なお、本発明で使用されている技術的用語は、別途定義されていない限り、当業者により普通に理解されている意味を持つ。本発明の実施例で用いた遺伝子組換え技術、PCR法、その他の手法などの具体的な手順や条件は、特に断らない限り、Sambrook and Russell,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,3rd Edition.Cold Spring Harbor Laboratory Press,Plainview,NY(2001)、Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,New York(1989); D.M.Glover et al.ed.,"DNA Cloning",2nd ed.,Vol.1 to 4,(The Practical Approach Series),IRL Press,Oxford University Press(1995); Ausubel,F.M.et al.,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley & Sons,New York,N.Y,1995; 日本生化学会編、「続生化学実験講座1、遺伝子研究法II」、東京化学同人(1986);日本生化学会編、「新生化学実験講座2、核酸 III(組換えDNA技術)」、東京化学同人(1992); R.Wu ed.,"Methods in Enzymology",Vol.68(Recombinant DNA),Academic Press,New York(1980); R.Wu et al.ed.,"Methods in Enzymology",Vol.100(Recombinant DNA,PartB) & 101(Recombinant DNA,Part C),Academic Press,New York(1983); R.Wu et al.ed.,"Methods in Enzymology",Vol.153(Recombinant DNA,Part D),154(Recombinant DNA,Part E) & 155(Recombinant DNA,Part F),Academic Press,New York(1987)などに記載の方法あるいはそこで引用された文献記載の方法またはそれらと実質的に同様な方法により行うことができる。
また、本発明で引用した先行文献又は特許出願明細書の記載内容は、本明細書の記載として組み入れるものとする。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not particularly limited to these examples.
Technical terms used in the present invention have meanings commonly understood by those skilled in the art unless otherwise defined. Unless otherwise specified, specific procedures and conditions such as genetic recombination techniques, PCR methods, and other techniques used in the examples of the present invention are as follows: Sambrook and Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd Edition. Harbor Laboratory Press, Plainview, NY (2001), Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989); DMGlover et al.ed., "DNA Cloning", 2nd ed., Vol. 1 to 4, ( The Practical Approach Series), IRL Press, Oxford University Press (1995); Ausubel, FM et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY, 1995; "Lecture 1, Genetic Research Method II", Tokyo Chemical Doujin (1986); edited by Japanese Biochemical Society, "Shinsei Chemistry Experiment Course 2, Nucleic Acid III (Recombinant DNA Technology)", Tokyo Chemical Doujin (1992); R. Wu ed. , "Methods in Enzymology", Vol.68 (Recombinant DNA), Academic Press, New York (1980); R.Wu et al.ed., "Methods in Enzymology", Vol.100 (Recombinant DNA, PartB) & 101 (Recombinant DNA, Part C), Academi c Press, New York (1983); R. Wu et al.ed., "Methods in Enzymology", Vol. 153 (Recombinant DNA, Part D), 154 (Recombinant DNA, Part E) & 155 (Recombinant DNA, Part F), Academic Press, New York (1987) or the like, the method described in the literature cited therein, or a method substantially similar thereto.
Moreover, the description content of the prior art literature or the patent application specification cited in the present invention is incorporated as the description of this specification.

(実施例1)Bmal1プロモーターにより転写されるルシフェレース遺伝子を安定的に保持しているヒト白血病細胞RPMI8402株の樹立
(1−1)レポータープラスミドの構築
細胞内の概日リズム転写をモニターするために、ヒトBmal1遺伝子のリズミックな発現に必要最小限のプロモーター領域として、「RORE」を含む-201〜+24の領域(非特許文献9)を、プラスミドpGL3-dLuc(非特許文献7)のルシフェレース遺伝子上流に挿入してBmal1レポータープラスミドを作製した(図1)。
(Example 1) Establishment of human leukemia cell RPMI8402 strain stably holding the luciferase gene transcribed by the Bmal1 promoter (1-1) Construction of reporter plasmid To monitor circadian rhythm transcription in cells As a minimal promoter region necessary for rhythmic expression of the human Bmal1 gene, a region of −201 to +24 (Non-patent Document 9) including “RORE” is used as a luciferase of plasmid pGL3-dLuc (Non-patent Document 7). A Bmal1 reporter plasmid was prepared by inserting the gene upstream (FIG. 1).

(1−2)ヒト白血病細胞RPMI8402におけるBmal1プロモーター領域のメチル化の確認
ヒト白血病細胞RPMI8402より遺伝子DNAを抽出し、BisulfiteシーケンスによりBmal1プロモーター領域のメチル化状態を解析した。独立した4クローンのシーケンス結果を図2に示す。図中、縦線はメチル化されうるCpGヌクレオチド、黒丸はメチル化シトシン、そして白丸は非メチル化シトシンを表す。
この図2から、ヒト白血病細胞RPMI8402においては、Bmal1遺伝子プロモーター領域がDNAメチル化されていることが示唆される。
(1−3)Bmal1プロモーターにより転写されるルシフェレース遺伝子を安定的に保持している樹立細胞株
前記(1−1)で作製したBmal1レポータープラスミドと共に、抗生物質(Zeocin)耐性マーカー遺伝子を持つpTracer-CMV(Invitrogen社製)をヒト白血病細胞RPMI8402に導入して(非特許文献7に記載の手法による。)組換えRPMI8402細胞を取得し、さらに限界希釈法によるクローニングを2回繰り返し、Bmal1プロモーターにより転写調節されるルシフェレース遺伝子を安定的に保持する細胞株を樹立した。当該樹立細胞株は、独立行政法人 産業技術総合研究所特許生物寄託センターに「CPT-K stable clone 3」の株名で寄託した(受領番号:FERM AP−22006、受領日:2010年8月24日)。
本樹立細胞株においては、ルシフェレース活性をモニターすることにより、RPMI8402細胞の内在Bmal1遺伝子の転写を介した生物リズムを簡便かつ的確に知ることが可能となった。
(1-2) Confirmation of methylation of Bmal1 promoter region in human leukemia cell RPMI8402 Gene DNA was extracted from human leukemia cell RPMI8402, and the methylation state of Bmal1 promoter region was analyzed by bisulfite sequence. The sequence results of 4 independent clones are shown in FIG. In the figure, vertical lines represent CpG nucleotides that can be methylated, black circles represent methylated cytosine, and white circles represent unmethylated cytosine.
FIG. 2 suggests that the human leukemia cell RPMI8402 is DNA methylated in the Bmal1 gene promoter region.
(1-3) An established cell line stably holding a luciferase gene transcribed by the Bmal1 promoter pTracer having an antibiotic (Zeocin) resistance marker gene together with the Bmal1 reporter plasmid prepared in (1-1) above -CMV (manufactured by Invitrogen) was introduced into human leukemia cells RPMI8402 (by the method described in Non-Patent Document 7) to obtain recombinant RPMI8402 cells, and further cloning by limiting dilution was repeated twice, using the Bmal1 promoter. A cell line stably retaining the transcriptionally regulated luciferase gene was established. The established cell line was deposited at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology under the name “CPT-K stable clone 3” (reception number: FERM AP-22006, date of receipt: August 24, 2010). Day).
In this established cell line, by monitoring the luciferase activity, it became possible to easily and accurately know the biological rhythm through transcription of the endogenous Bmal1 gene in RPMI8402 cells.

(実施例2)DNAの脱メチル化によるBmal1遺伝子発現誘導
RPMI8402株を用い、Bmal1プロモーター領域DNAを脱メチル化処理するために、2μM 5-aza-2’-dCTP存在下48時間インキュベートした。当該細胞株と共に、処理を施さない樹立細胞株(対照)を用いて、両者のBmal1遺伝子の発現をRT-PCRにより観察した。コントロールとしてはActin遺伝子を用いた(図3)。図3の結果より、RPMI8402細胞のBmal1遺伝子プロモーター領域がDNAメチル化されていることにより転写抑制されており、5-aza-2’-dCTP処理により、RPMI8402細胞内在性のBmal1プロモーター領域のメチル化がはずれ、Bmal1遺伝子の発現が誘導されたと考えられる。さらに本発明の樹立細胞株を用いて実施例(1−2)ならびに実施例2について検討したところ、親株のRPMI8402細胞と同様の結果が得られたことより、本発明の樹立細胞株も親株同様のメカニズムにより、5-aza-2’-dCTP処理により、RPMI8402細胞内在性のBmal1プロモーター領域のメチル化がはずれ、Bmal1遺伝子の発現が誘導されたと考えられる。
(Example 2) Induction of Bmal1 gene expression by demethylation of DNA
In order to demethylate Bmal1 promoter region DNA, RPMI8402 strain was incubated for 48 hours in the presence of 2 μM 5-aza-2′-dCTP. Using the established cell line (control) not treated with the cell line, the expression of both Bmal1 genes was observed by RT-PCR. Actin gene was used as a control (FIG. 3). From the results shown in FIG. 3, the transcriptional repression is caused by the DNA methylation of the Bmal1 gene promoter region of RPMI8402 cells, and the methylation of the Bmal1 promoter region endogenous to RPMI8402 cells by 5-aza-2'-dCTP treatment. It is considered that the expression of Bmal1 gene was induced. Further, when Example (1-2) and Example 2 were examined using the established cell line of the present invention, the same results as the parent RPMI8402 cells were obtained. Due to this mechanism, it is considered that methylation of the Bmal1 promoter region endogenous to RPMI8402 cells was dissociated by 5-aza-2′-dCTP treatment, and expression of the Bmal1 gene was induced.

(実施例3)2μM 5-aza-2’-dCTPによる概日リズム調節
前記実施例1において樹立された樹立細胞株を、約5×105個、35mm培養ディッシュに播種した後、50%血清含有培地で2時間培養により生体リズムをリセットする。その後、2μM 5-aza-2’-dCTPと、発光基質ルシフェリンを含む培地で細胞培養を行い、リアルタイムでレポーター遺伝子による化学発光を測定した。発光は10分毎に1分間測定した。図4として、2μM 5-aza-2’-dCTP存在下(Aza-dCTP)、ならびに対照(対照)の化学発光量の経時変化を示す。実際の測定された値(灰)ならびに最小二乗法によりフィッティングしたグラフ(黒)(非特許文献12)をそれぞれ示す。
図4の結果から見て、5-aza-2’-dCTP処理により、RPMI8402細胞株の内在性のBmal1プロモーター領域のメチル化がはずれたことでBmal1遺伝子の発現が誘導され、RPMI8402細胞株においても概日リズムが正常に戻ったことが観察された。
(Example 3) Circadian rhythm regulation by 2 μM 5-aza-2'-dCTP After seeding about 5 × 10 5 of the established cell line established in Example 1 in a 35 mm culture dish, 50% serum The biological rhythm is reset by culturing for 2 hours in the contained medium. Thereafter, cell culture was performed in a medium containing 2 μM 5-aza-2′-dCTP and the luminescent substrate luciferin, and chemiluminescence by the reporter gene was measured in real time. Luminescence was measured for 1 minute every 10 minutes. FIG. 4 shows time-dependent changes in chemiluminescence amounts in the presence of 2 μM 5-aza-2′-dCTP (Aza-dCTP) and the control (control). An actual measured value (ash) and a graph (black) fitted by the least square method (Non-Patent Document 12) are shown.
As seen from the results in FIG. 4, the expression of the Bmal1 gene was induced by 5-aza-2′-dCTP treatment by demethylating the endogenous Bmal1 promoter region of the RPMI8402 cell line, and also in the RPMI8402 cell line. It was observed that circadian rhythm returned to normal.

Claims (3)

Bmal1プロモーター下流にレポーター遺伝子を有するレポータープラスミドを用いて形質転換されたリンパ系癌細胞株であって、
前記リンパ系癌細胞株は、Bmal1プロモーターにより転写されるレポーター遺伝子を安定的に保持しており、
前記レポータープラスミドが、ヒトBmal1プロモーターの「RORE」を含む−201〜+24の領域にルシフェラーゼ遺伝子が繋がれたレポータープラスミドである、樹立細胞株。
A lymphoid cancer cell line transformed with a reporter plasmid having a reporter gene downstream of the Bmal1 promoter,
The lymphoid cancer cell line stably holds a reporter gene transcribed by the Bmal1 promoter ,
An established cell line , wherein the reporter plasmid is a reporter plasmid in which a luciferase gene is linked to a region of −201 to +24 containing “RORE” of the human Bmal1 promoter .
リンパ系癌細胞株がヒト白血病細胞RPMI8402である、請求項1に記載の樹立細胞株。 Lymphoid cancer cell lines are human leukemia cell RPMI8402, established cell lines according to claim 1. 時計遺伝子のDNAメチル化に起因する概日リズム障害改善剤をスクリーニングする方法であって、請求項1又は2に記載の樹立細胞株を含む培地に被検物質を添加する工程、及びレポーター蛋白の発光又は蛍光強度を経時的に測定し概日リズムを刻むか否かを判定する工程を含む方法。   A method for screening an agent for improving circadian rhythm disorders caused by DNA methylation of a clock gene, comprising adding a test substance to a medium containing the established cell line according to claim 1 or 2, and a reporter protein A method comprising a step of determining whether to circadian rhythm by measuring luminescence or fluorescence intensity over time.
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