| Project/Area Number |
21K05985
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 42040:Laboratory animal science-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
三好 千香 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (60613437)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
船戸 弘正 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 客員教授 (90363118)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 過眠 / 肥満 |
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| Outline of Research at the Start |
睡眠は哺乳類から節足動物までほとんどの動物に認められる普遍的な行動である。我々は、フォワード・ジェネティクスの手法を用いて覚醒時間の顕著な短縮を示すSleepy家系を樹立した。
Sleepyマウスは、AMPK-RKに属するSik3遺伝子に変異をもち、典型的な表現型として過眠に加えて顕著な体重増加を示す。これまで、細胞種特異的にSIK3遺伝子の発現を制御できる遺伝子改変マウスを作製して、各種神経細胞特異的にSleepyを発現させ、過眠と肥満の表現型を司る脳部位、神経細胞種の特定を試みている。本研究では、特にその末梢制御に着目し、Sleepy変異Sik3の個体における生理機能の解明を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
フォワードジェネティクスの手法を用いて新たに確立されたSleepy変異SIK3マウス系統は、過眠および肥満の表現型を示す(Funato, Miyoshi et al., Nature 2016)。
本研究では、Sleepy変異マウスの覚醒時間の短縮（過眠）、顕著な体重増加（肥満）の背景にある分子基盤を明らかにすることを目的とする。特に、代謝もしくは体重制御におけるSleepy変異SIK3の機能に着目し、時空間的な遺伝子の発現パターンを明らかにすることで、体重制御と睡眠覚醒制御の新たな分子ネットワークの解明を試みる。
これまで機能損失型SIK3マウスが高い致死性を示し、致死を逃れた個体も代謝の異常や成長障害を示すことが報告されている。またショウジョウバエや線虫においては、睡眠様行動の減少がみられる。一方、Sleepy変異SIK3マウス（SIK3sleepy）は、Sik3遺伝子のスプライス部位の点突然変異によって、エクソン（Exon13）スキップが起こり、リン酸化部位が欠損する。ホモ個体においても致死の表現型は見られず、睡眠の異常とともに若齢期から顕著な肥満が観察される。睡眠の異常と体重増加については、表現型の出現や測定のポイントが異なるため、制御している細胞や機能する時期など、相互の関係については明らかでな い。脳のみならず全身にユビキタスに発現がみられるSIK3のうち、睡眠と代謝の制御に機能するのは、特定の部位の細胞なのか、さらに過眠と肥満という二つの表現型は、関わりあう分子ないで、同じ時間軸上で機能しているのか、詳細は不明である。本研究では、過眠と肥満の表現型の出現と制御機構を明らかに するため、細胞種特異的にSIK3sleepyを発現させることによって、相互に制御する分子ネットワークの時空間的な解析を試みる
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞種特異的にSleepy遺伝子変異（Exon13スキップ）を惹起できるような遺伝子改変マウスSIK3 Ex13-floxの系を確立するとともに、機能欠損型（KO型）モデルとし てSleepy遺伝子変異（Exon3スキップ）のSIK3 Ex3-floxも作製し導入を完了した。 Sik3の発現は、特異性が低く、脳以外にも多くの臓器に発現が見られる。脳の各種神経細胞特異的なcreレポーターマウスを用いた解析では、脳における発現部位によって、睡眠の質や量といった面で異なる機能を持つことを明らかにし、本年度Natureに報告した（Kim, Miyoshi, Funato, et al., Nature2022）本研究では、さらに末梢組織の細胞で発現しているSIK3の機能の解析を目的として、各種末梢creマウスとの交配を行って目的の遺伝子型マウスを得ている。目的の遺伝子型マウスの睡眠行動の解析も進んでいることから、計画はおおむね順調に推移していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
妊性が低い家系であり、年度内に解析を終了するのに必要な個体数を確保することが難しいため、個体の体外受精による生産を計画的に実施する。さらに、昨年度に続き、末梢組織におけるSIK3の機能を評価するため、睡眠の測定を実施する。また、睡眠の恒常性のかく乱を目的とした睡眠遮断や代謝制御と睡眠覚醒制御のかかわりを探 るトリガーとして、睡眠測定下で絶食させて、その影響についても検討を行う。睡眠にかかわる指標に差が見られた遺伝子型マウスについて、発現細胞でのSIK3 もしくはSIK3sleepyの発現時期、量およびその日内変動についてｑPCRやウエスタンブロッティングによって詳細に検討する。
Sleepy変異マウスの摂食行動、エネルギー代謝異常に関与する分子ネットワークを同定することを目的として、糖代謝などの検討を行い、既報のSIK3機 能損失型変異に見られる代謝異常や全身性のsleepy変異SIK3マウスが示す代謝の表現型についても検討を行う。
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