光は、PACAP-ERK/MAPキナーゼ依存性メカニズムを介して、キシアマ性核のMSK1活性化を刺激します

P42/44を介したシグナル伝達は、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）経路が、キシアマ性核（SCN）にある哺乳類の概日時計の同点に光を合わせる重要な細胞内シグナル伝達イベントであることが示されています。MAPK経路の生理学的効果の多くは、細胞外シグナル調節キナーゼ（ERK）規制キナーゼによって媒介されるため、SCNのERKのキナーゼ標的を特定することは興味深いものでした。この研究では、マイトジェンおよびストレス活性化プロテインキナーゼ1（MSK1）がSCNのERKの下流の標的であるかどうか、およびそれが遺伝子発現をクロックするためにカップルするかどうかを調べました。ここでは、主観的な夜間の光刺激が、堅牢なキナーゼ活性化に必要なイベントであるセリン360でMSK1リン酸化を刺激することを示しています。活性化されたERKとMSK1は、光刺激後にSCN細胞核に共局在しました。MAPキナーゼキナーゼ1/2阻害剤U0126 [1,4-ジアミノ-2,3-ジシアノ-1,4-ビス（O-アミノフェニルメルカプト）ブタジエン]の生体内投与は、MSK1リン酸化を減衰させました。MSK1のリン酸化は、早朝の光刺激よりも深夜に反応するものであり、MSK1が光誘発性相の前進と時計の位相遅延に異なる寄与している可能性があることを示しています。下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド（PACAP）（クロックエントレインメントの調節因子）とMSK1リン酸化の潜在的なつながりを調べました。PACAP注入はMSK1リン酸化を刺激しましたが、PACAP受容体拮抗薬注入はSCNの光誘発MSK1リン酸化を減衰させました。レポーター遺伝子アッセイでは、MSK1は、cAMP応答要素結合タンパク質依存性メカニズムを介してMperioD1と結合することが示されました。一緒に、これらのデータは、SCN内のMAPKカスケードの下流ターゲットと、クロック遺伝子発現のレギュレーターの両方としてMSK1を識別します。

Signaling via the p42/44 mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway has been shown to be a key intracellular signaling event that couples light to entrainment of the mammalian circadian clock located in the suprachiasmatic nucleus (SCN). Because many of the physiological effects of the MAPK pathway are mediated by extracellular signal-regulated kinase (ERK)-regulated kinases, it was of interest to identify kinase targets of ERK in the SCN. In this study, we examined whether mitogen- and stress-activated protein kinase 1 (MSK1) is a downstream target of ERK in the SCN and whether it couples to clock gene expression. Here we show that photic stimulation during the subjective night stimulates MSK1 phosphorylation at serine 360, an event required for robust kinase activation. Activated ERK and MSK1 were colocalized in SCN cell nuclei after photic stimulation. The in vivo administration of the MAP kinase kinase 1/2 inhibitor U0126 [1,4-diamino-2,3-dicyano-1,4-bis(o-aminophenylmercapto) butadiene] attenuated MSK1 phosphorylation. MSK1 phosphorylation was more responsive to late-night than early-night photic stimulation, indicating that MSK1 may differentially contribute to light-induced phase advancing and phase delaying of the clock. The potential connection between pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) (a regulator of clock entrainment) and MSK1 phosphorylation was examined. PACAP infusion stimulated MSK1 phosphorylation, whereas PACAP receptor antagonist infusion attenuated light-induced MSK1 phosphorylation in the SCN. In reporter gene assays, MSK1 was shown to couple to mPeriod1 via a cAMP response element-binding protein-dependent mechanism. Together, these data identify MSK1 as both a downstream target of the MAPK cascade within the SCN and a regulator of clock gene expression.