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Sik3変異マウスにおける睡眠量の恒常性制御を担う神経細胞集団の探索

Research Project

Project/Area Number 20J12137
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

岩崎 加奈子  筑波大学, 人間総合科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords睡眠 / 責任領域 / 神経細胞サブタイプ / 神経回路 / 遺伝子改変マウス / AAV
Outline of Research at the Start

睡眠負債のフィードバック制御を受け、睡眠量の恒常性は保たれる。しかし、睡眠負債を感知し睡眠を増加させる脳領域は明らかではない。SIK3の機能獲得型Sleepy変異(SLP)は、睡眠要求と睡眠量を増加させる。SLPはシナプス関連蛋白質を睡眠負債が蓄積した時のリン酸化状態に近づけるため、SLPの脳内局所発現により、限局的に睡眠負債が蓄積した状態を模倣できる。従って、SLPの発現により睡眠が増加する領域は、睡眠量の恒常性制御を担うと期待される。本研究では、ウイルスを用いて脳局所でSLPを発現させ、SLPが睡眠を増加させる脳領域を探索・同定・操作する事で、睡眠量の恒常性制御を担う脳領域の解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

SIK3は、睡眠負債を制御する細胞内の分子機構を構成している。SIK3の機能獲得型Sleepy変異(SLP)を全身性に発現したマウスでは、睡眠量と、睡眠要求の指標であるノンレム睡眠時の脳波デルタパワーが増加する。しかし、SLPが睡眠量とノンレム睡眠時のデルタパワーを増加させる責任脳領域は明らかになっていない。そこで本研究では、AAVを用いて脳局所でSLPを発現させ、睡眠覚醒行動を観察することで、SLPの責任脳領域を神経核レベルで解明することを目指してきた。採用初年度に、脳局所でのSLPの発現が睡眠量の増加に十分であることを明らかにし、その領域をSLPが睡眠増加を引き起こす候補脳領域とした。そこで、次年度には、候補脳領域をターゲットに研究を進めた。①SLPが睡眠量を増加させる脳領域を、神経核レベルまで絞り込みを行った。候補脳領域に含まれるひとつの神経核で、SLPの発現により睡眠量が増加することが明らかになった。②SLPが睡眠増加を引き起こす神経回路を明らかにするための実験を行った。①で同定した神経核の投射先のうち、2つの投射先について解析を終えた。③候補脳領域におけるSLPの発現が睡眠増加に必要であるか検討した。SLPの全身性発現により睡眠量が増加したマウスで、候補脳領域のSLPの発現を抑制すると、睡眠が減少傾向にあることが示された。以上の結果は、睡眠負債を制御する細胞内の分子機構が、特定の神経細胞集団を介して睡眠量を制御しうることを示す重要な知見である。睡眠負債が睡眠量の増加を引き起こすメカニズムが明らかになれば、睡眠障害の理解や治療の進歩に貢献できる可能性がある。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Protocol for sleep analysis in the brain of genetically modified adult mice2021

    • Author(s)
      Kanako Iwasaki, Noriko Hotta-Hirashima, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
    • Journal Title

      STAR Protocols

      Volume: 2 Issue: 4 Pages: 100982-100982

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2021.100982

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Induction of Mutant Sik3Sleepy Allele in Neurons in Late Infancy Increases Sleep Need2021

    • Author(s)
      Iwasaki Kanako, Fujiyama Tomoyuki, Nakata Shinya, Park Minjeong, Miyoshi Chika, Hotta-Hirashima Noriko, Ikkyu Aya, Kakizaki Miyo, Sugiyama Fumihiro, Mizuno Seiya, Abe Manabu, Sakimura Kenji, Takahashi Satoru, Funato Hiromasa, Yanagisawa Masashi
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 41 Issue: 12 Pages: 2733-2746

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1004-20.2020

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Where does Sleepy mutation of SIK3 cause sleep phenotypes?2022

    • Author(s)
      Kanako Iwasaki, Tomoyuki Fujiyama, Shinya Nakata, Minjeong Park, Chika Miyoshi, Noriko Hotta-Hirashima, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Yukiko Ishikawa, Fumihiro Sugiyama, Seiya Mizuno, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Satoru Takahashi, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
    • Organizer
      JST-CREST “Opt Bio” / WPI-IIIS Joint Symposium
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neuroanatomical analysis of how the gain-of-function mutation in Sik3 increases sleep2022

    • Author(s)
      Kanako Iwasaki, Tomoyuki Fujiyama, Shinya Nakata, Minjeong Park, Chika Miyoshi, Noriko Hotta-Hirashima, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Yukiko Ishikawa, Fumihiro Sugiyama, Seiya Mizuno, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Satoru Takahashi, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Where does Sleepy mutation of SIK3 increase non-REM sleep?2021

    • Author(s)
      Kanako Iwasaki, Tomoyuki Fujiyama, Shinya Nakata, Minjeong Park, Chika Miyoshi, Noriko Hotta-Hirashima, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Yukiko Ishikawa, Fumihiro Sugiyama, Seiya Mizuno, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Satoru Takahashi, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
    • Organizer
      SfN Neuroscience 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sleepy変異型SIK3が睡眠増加を引き起こすメカニズム:神経解剖学的および生化学的解析2021

    • Author(s)
      岩崎加奈子、藤山知之、上田壮志、中田慎也、パクミンジョン、三好千香、堀田-平島範子、一久綾、柿﨑美代、杉山文博、水野聖哉、阿部学、﨑村建司、高橋智、松田道行、船戸弘正、柳沢正史
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 若齢期に神経細胞特異的にSik3Sleepy変異を誘導したマウスは過眠を呈する2020

    • Author(s)
      岩崎加奈子、藤山知之、中田慎也、パクミンジョン、三好千香、堀田-平島範子、一久綾、柿﨑美代、杉山文博、水野聖哉、阿部学、﨑村建司、高橋智、船戸弘正、柳沢正史
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 幼若期以降の神経細胞におけるタンパク質リン酸化酵素の遺伝子変異が眠気を増強する

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20210225140100.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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