脳内タンパク質のリン酸化に着目した、加齢で睡眠の質が低下する機序の解明

• Project/Area Number: 22K17848
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: National Center for Geriatrics and Gerontology
• Principal Investigator: 辻 将吾 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所 ジェロサイエンス研究センター, 研究員 (60825595)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 老化 / 脳 / 睡眠 / 翻訳後修飾 / リン酸化修飾 / タンパク質

Outline of Research at the Start

加齢に伴って睡眠の質は低下する。しかし、なぜ加齢により睡眠の質が低下するのかは明らかではない。一方で近年、睡眠の質の制御が、脳内タンパク質のリン酸化によって行われている可能性が報告されている。本研究では、睡眠状態に相関して変化するタンパク質リン酸化のうち、加齢によってリン酸化制御が破綻するものを特定し、そのリン酸化が睡眠の質に与える影響を検証する。これにより加齢に伴って睡眠の質が低下する原因の解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

睡眠不足時にリン酸化されるタンパク質のうち、老化によってそのリン酸化程度が変化するものを探索した。睡眠制限を施した若齢および老齢マウスから脳組織中のタンパク質を回収し、二次元電気泳動によって展開した後、リン酸化タンパク質特異的染色を行った。染色像を比較し各群で存在量に変化が認められたスポットに関して、含まれるタンパク質の質量分析による同定を試みた。結果として複数の候補タンパク質が得られた。各候補タンパク質特異的抗体とPhos-tagを用いたウエスタンブロットによって、個別にリン酸化状態の解析を行った。その結果、いくつかの候補タンパク質において、睡眠不足及び加齢によるリン酸化の変化が確認された。これらのリン酸化に関して、リン酸化アミノ酸部位に関する知見を得るため、同定されたタンパク質の変異体発現ベクターを用いた解析を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度において二次元電気泳動の実験条件の設定に想定より多くの時間を費やしたため。また今年度において、同定された候補タンパク質に関する先行研究が少なく、リン酸化部位の情報や、検出に用いるリン酸化体特異的な抗体などが不足しており、それらの解析、作製が必要となり、予想よりも多くの時間を要したため。

Strategy for Future Research Activity

現在行っている同定したタンパク質のリン酸化部位同定を進める。完了した後、リン酸化型、及び非リン酸化型変異体を設計し、リン酸化が分子機能に及ぼす影響を検討する。ウイルスベクターを用いてマウス視床下部に発現させた際に、睡眠に及ぼす影響を検討する。