| Project/Area Number |
22KJ0337
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| Project/Area Number (Other) |
21J00226 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
北園 智弘 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 睡眠 / 覚醒 / シグナル伝達 / キナーゼ / プロテオーム / Rho GTPase / シグナル伝達経路 / AMPK |
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| Outline of Research at the Start |
睡眠は生命の維持に不可欠な生理現象である。覚醒と睡眠は、起きている間に蓄積し、眠ることで解消する睡眠要求（≒眠気）によって制御されると考えられているが、この睡眠要求の実体は未だ明らかになっていない。申請者の所属研究室では、これまでにセリンスレオニンキナーゼSIK3がこの睡眠要求を制御する因子であることを見出している。そこで、本研究では、SIK3の上流、および、下流のシグナル伝達経路の全容を明らかにすることで、睡眠要求の分子実体を解明することを目的としている。これまでに申請者は、SIK3の上流制御因子セリンスレオニンキナーゼLKB1と、下流因子低分子量Gタンパク質RhoAを新規に発見している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、研究代表者の研究室で近年発見された新規睡眠制御分子SIK3の上流および下流のシグナル伝達経路を解明することである。
SIK3はAMPKファミリーに属するキナーゼで、LKB1、TAK1、CaMKKβの3種類のキナーゼによって制御されることが知られている。昨年度までに、LKB1ノックアウトマウスにおいて、睡眠要求の指標であるノンレム睡眠時間とノンレム睡眠時デルタ波密度が減少することを示し、LKB1がSIK3の上流で睡眠覚醒を制御していることを突き止めた。さらに本年度、TAK1ノックアウトマウスでは睡眠表現型に異常は見られないが、CaMKKβノックアウトマウスではノンレム睡眠時デルタ波密度が増加し、レム睡眠時間が長くなることを明らかにした。CaMKKβノックアウトマウスの表現型は、Sik3ノックアウトマウスの表現型と大きく異なることから、CaMKKβはSIK3の上流因子ではなく、SIK3とは独立したシグナル伝達経路で睡眠覚醒を制御していることが示唆された。
本年度、研究代表者は、昨年度までの基質スクリーニングによって見つかっていたグアニンヌクレオチド交換因子ARHGEF2がSIK3の基質であることを生化学的に証明し、さらにこのリン酸化によってARHGEF2の細胞内局在が変化することを明らかにした。この細胞内局在はARHGEF2の活性と相関している可能性が高い。ARHGEF2は低分子量Gタンパク質RhoAの活性化因子である。昨年度、恒常的活性型RhoAをマウスの全脳に発現させたマウスを用いて睡眠測定を行ったところ、ノンレム睡眠時間とノンレム睡眠時デルタ波密度が減少していることがわかった。これらの知見は、RhoAがSIK3の下流で睡眠と覚醒を制御している可能性が高いことを示している。
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