ショートスリーパー型マウス変異体の探索による睡眠要求量を規定する分子基盤の解明

• Project/Area Number: 14J06417
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 戸根 大輔 東京大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 睡眠 / リン酸化 / 神経 / 神経科学

Outline of Annual Research Achievements

今年度は昨年度までに同定していたSKチャネルのリン酸化サイトについてより詳細な解析を進めた。特にSKチャネルの機能亢進に重要であることを見出したリン酸化サイトに着目し、質量分析計を利用することで細胞内におけるこれらの残基のリン酸化状態を解析した。この結果、細胞内においてもこれらのサイトがある程度リン酸化を受けていることが明らかになった。このことは実際に生体内においてもこれらのサイトのリン酸化がSKチャネル機能の制御に寄与している可能性を示唆している。今後はさらに、これらリン酸化サイトの動物個体内での動態を明らかにしていく必要がある。昨年度までに確立していた蛍光を利用したSKチャネル機能評価系を利用し、SKチャネルの機能制御に関わるリン酸化酵素の同定を進めた。これまで睡眠制御に関わることが示唆されているリン酸化酵素を中心に探索を行ったところ、SKチャネルの機能制御に関わることが知られていなかった新規のリン酸酸化酵素を同定することに成功した。現在、この酵素がリン酸化するSKチャネルのサイトについて探索を進めている。このリン酸化酵素の活性化ダイナミクスや、この酵素と拮抗する脱リン酸化酵素について解析を進めていくことで睡眠覚醒制御の分子ネットワークが明らかになると考えられる。ここまでの研究により得られたSKチャネルのリン酸化制御の知見について、睡眠覚醒制御における役割を明らかにしていくために、リン酸化サイトにリン酸化ミミック型および非リン酸化型の点変異を導入したSKチャネル変異体マウスの作製を進めている。これらの遺伝子改変マウスではSKチャネルが常にリン酸化を受けた状態または、リン酸化による機能制御を受けない状態を反映していると考えられる。このマウスを解析することでSKチャネルの機能制御と睡眠覚醒制御の関係を明らかにすることができる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mammalian Reverse Genetics without Crossing Reveals Nr3a as a Short-Sleeper Gene. (2016)
  • Author(s): Sunagawa GA, Sumiyama K, Ukai-Tadenuma M, Perrin D, Fujishima H, Ukai H, Nishimura O, Shi S, Ohno R, Narumi R, Shimizu Y, Tone D, Ode KL, Kuraku S, Ueda HR.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 14 Issue: 3 Pages: 662-677
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.12.052
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Involvement of Ca2+-dependent hyperpolarization in sleep duration in mammals (2016)
  • Author(s): Fumiya Tatsuki, Genshiro A. Sunagawa, Shoi Shi, Etsuo A. Susaki, Hiroko Yukinaga, Dimitri Perrin, Kenta Sumiyama, Maki Ukai-Tadenuma, Hiroshi Fujishima, Rei-ichiro Ohno, Daisuke Tone, Koji L. Ode, Katsuhiko Matsumoto, Hiroki R. Ueda
  • Journal Title: Neuron Volume: 印刷中 Issue: 1 Pages: 70-85
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.02.032
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Novel post-translational regulations of SK channel revealed by high-throughput and high-resolution ion channel profiling (2016)
  • Author(s): Daisuke Tone, Koji L. Ode, Hiroki R. Ueda
  • Organizer: The International College of Neuropsychopharmacology
  • Place of Presentation: ソウル
  • Year and Date: 2016-07-03
  • Int'l Joint Research
• [Book] 分子脳科学 (2015)
  • Author(s): 戸根大輔・大出晃士・上田泰己
  • Total Pages: 291
  • Publisher: 化学同人