新規睡眠制御遺伝子SIK3による視索前野を介した本能行動制御機構の解明

• Project Area: Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation
• Project/Area Number: 17H05583
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 船戸 弘正 東邦大学, 医学部, 教授 (90363118)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2018: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2017: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 睡眠覚醒 / 細胞内シグナル伝達系 / 視索前野 / 本能行動

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者らが新規睡眠制御分子として同定したリン酸化酵素SIK3は、脳に広範囲に発現しており、睡眠覚醒以外の行動制御にも重要な働きをしていると考えられる。実際に、SIK3の変異を持つマウスは睡眠覚醒異常に加えて、養育・攻撃行動の減弱やうつ・不安行動の亢進など多面的な行動異常を示す。本研究では、SIK3変異マウスを用いて、睡眠・覚醒、うつ・不安、養育・攻撃行動を制御する神経回路の理解を深めることを目指しており、特に養育行動、本能行動、睡眠覚醒等に重要であることが示されている視索前野に焦点をあてている。
SIK3変異マウスを用いた本能行動の検討を行った。養育行動については、ケージ内に非血縁幼若マウスを導入して行動を評価した。性行動試験は、性ホルモン処理を行った異性の個体を暗期に被験マウスケージに導入し、CCDカメラからマウス行動を記録し、マウントやイントロミッションの回数および潜時を計測した。攻撃行動の評価として、1週間以上雄マウスを個飼いにした後、別の雄マウスを導入するレジデントーイントルーダーテストを行った。不安行動課題として、高架式十字迷路、明暗箱試験およびオープンフィールド試験を行った。SIK3リン酸化酵素変異による本能行動制御に関与する神経細胞集団の同定のために、内側視索前野を含め視床下部の複数領域を標的に、Vglut2陽性ニューロンや、Vgat陽性ニューロンのみにSIK3遺伝子発現を変化させた。具体的には、Vglut2-CreマウスおよびVgat-Creマウスを麻酔下に定位脳固定装置を用いて、Cre依存的に蛋白を発現するAAVベクターを視索前野、腹内側核、背内側核、外側野へ局所投与し、部位特異的細胞種特異的に野生型および変異型SIK3を発現させた。同定した回路についてはさらに検討を継続して、本能行動制御および雌雄差について明らかにする。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A single phosphorylation site of SIK3 regulates daily sleep amounts and sleep need in mice (2018)
  • Author(s): Honda Takato、Fujiyama Tomoyuki、Miyoshi Chika、Ikkyu Aya、Hotta-Hirashima Noriko、Kanno Satomi、Mizuno Seiya、Sugiyama Fumihiro、Takahashi Satoru、Funato Hiromasa、Yanagisawa Masashi
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 115 Issue: 41 Pages: 10458-10463
  • DOI: 10.1073/pnas.1810823115
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ablation of Central Serotonergic Neurons Decreased REM Sleep and Attenuated Arousal Response (2018)
  • Author(s): Iwasaki Kanako、Komiya Haruna、Kakizaki Miyo、Miyoshi Chika、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Funato Hiromasa、Yanagisawa Masashi
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: 12 Pages: 535-535
  • DOI: 10.3389/fnins.2018.00535
  • NAID: 120007133025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mechanisms of sleep deprivation-induced hepatic steatosis and insulin resistance in mice (2018)
  • Author(s): Shigiyama F, Kumashiro N, Tsuneoka Y, Igarashi H, Yoshikawa F, Kakehi S, Funato H, Hirose T
  • Journal Title: Am J Physiol Endocrinol Metab Volume: 315 Issue: 5 Pages: E848-E858
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00072.2018
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Corticotropin-Releasing Factor Receptor 1 in the Anterior Cingulate Cortex Mediates Maternal Absence-Induced Attenuation of Transport Response in Mouse Pups (2018)
  • Author(s): Yoshida Sachine、Ohnishi Ryuko、Tsuneoka Yousuke、Yamamoto-Mimura Yuka、Muramatsu Reiko、Kato Tadafumi、Funato Hiromasa、Kuroda Kumi O.
  • Journal Title: Frontiers in Cellular Neuroscience Volume: 12 Pages: 1-14
  • DOI: 10.3389/fncel.2018.00204
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Forebrain Ptf1a Is Required for Sexual Differentiation of the Brain (2018)
  • Author(s): Fujiyama Tomoyuki、Miyashita Satoshi、Tsuneoka Yousuke、Kanemaru Kazumasa、Kakizaki Miyo、Kanno Satomi、Ishikawa Yukiko、Yamashita Mariko、Owa Tomoo、Nagaoka Mai、Kawaguchi Yoshiya、Yanagawa Yuchio、Magnuson Mark A.、Muratani Masafumi、Shibuya Akira、Nabeshima Yo-ichi、Yanagisawa Masashi、Funato Hiromasa、Hoshino Mikio
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 24 Issue: 1 Pages: 79-94
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.06.010
  • NAID: 120006491717
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Quantitative phosphoproteomic analysis of the molecular substrates of sleep need (2018)
  • Author(s): Z. Wang, J. Ma, C. Miyoshi, Y. Li, M Sato, Y. Ogawa, T. Lou, C. Ma, X. Gao, C. Lee, T. Fujiyama, X. Yang, S. Zhou, N. Hotta-Hirashima, D. Klewe-Nebenus, A. Ikkyu, M. Kakizaki, S. Kanno, L. Cao, S. Takahashi, J. Peng, Y. Yu, H. Funato, M. Yanagisawa, Q. Liu
  • Journal Title: Nature Volume: 558 Issue: 7710 Pages: 435-439
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0218-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Large-scale forward genetics screening identifies Trpa1 as a chemosensor for predator odor-evoked innate fear behaviors (2018)
  • Author(s): Wang, Y., Cao, L., Lee, C-Y., Matsuo, M., Wu, K., Asher, G., Saitoh, T., Klewe-Nebenius, D., Wang, L., Soya, S., Hasegawa, E., Cherasse, Y., Miyoshi,C., Irukayama, Y., Wang, Z., Sakurai, K., Funato, H., Sakurai, T., Yanagisawa, M., Nagase, H., Kobayakawa, R., Kobayakawa, K., Beutler, B., Liu, Q
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 2041-2041
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04324-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Immunolocalization of muscarinic M1 receptor in the rat medial prefrontal cortex (2018)
  • Author(s): Oda Satoko、Tsuneoka Yousuke、Yoshida Sachine、Adachi-Akahane Satomi、Ito Masanori、Kuroda Masaru、Funato Hiromasa
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology Volume: 526 Issue: 8 Pages: 1329-1350
  • DOI: 10.1002/cne.24409
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Quantitative phosphoproteomic analysis of the molecular substrates of sleep need (2018)
  • Author(s): Wang Z, Ma J, Miyoshi, Tomoyuki Fujiyama, Xiaojie Yang, Shuang Zhou, Noriko Hotta-Hirashima, Daniela Klewe-Nebenius, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Satomi Kanno, Liqin Cao, Satoru Takahashi, Junmin Peng, Yonghao Yu, Hiromasa Funato*, Masashi Yanagisawa*, Qinghua Liu* et al
  • Journal Title: Nature Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Large-scale forward genetics screening identifies Trpa1 as a chemosensor for predator odor-evoked innate fear behaviors (2018)
  • Author(s): Wang Y, Cao L, Chia-Ying Lee, Daniela Klewe-Nebenius, Li Wang, Shingo Soya, Emi Hasegawa, Jiamin Zhou, Julian P. Meeks, Laurent Gautron, Zhiqiang Wang, Katsuyasu Sakurai, Hiromasa Funato, Takeshi Sakurai, Masashi Yanagisawa, Hiroshi Nagase, Reiko Kobayakawa, Ko Kobayakawa*, Bruce Beutler*, Qinghua Liu* et al
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 印刷中
  • NAID: 120007134033
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sleep/Wake Behaviors in Mice During Pregnancy and Pregnancy-Associated Hypertensive Mice (2017)
  • Author(s): Komiya Haruna、Miyoshi Chika、Iwasaki Kanako、Hotta-Hirashima Noriko、Ikkyu Aya、Kanno Satomi、Honda Takato、Gosho Masahiko、Hamada Hiromi、Satoh Toyomi、Fukamizu Akiyoshi、Funato Hiromasa、Yanagisawa Masashi
  • Journal Title: Sleep Volume: 41 Issue: 3 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1093/sleep/zsx209
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Neurotransmitters and neuropeptides in gonadal steroid receptor-expressing cells in medial preoptic area subregions of the male mouse (2017)
  • Author(s): Yousuke Tsuneoka, Sachine Yoshida, Kenkichi Takase, Satoko Oda, Masaru Kuroda, Hiromasa Funato
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1038/s41598-017-10213-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Altered sleep/wakefulness behavior and phosphoproteomics in Sik3 mutant mice (2018)
  • Author(s): Hiromasa Funato
  • Organizer: 第４１回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Forward genetic research on sleep using mice (2018)
  • Author(s): Hiromasa Funato
  • Organizer: 第４１回日本神経科学大会
• [Presentation] マウスを用いたフォワード・ジェネティクス研究による新規睡眠制御分子同定 (2018)
  • Author(s): 船戸弘正
  • Organizer: 第91回日本内分泌学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] 視索前野の性差とその発生 (2018)
  • Author(s): 船戸弘正
  • Organizer: 第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Invited
• [Presentation] Forward genetic analysis of sleep in mice (2018)
  • Author(s): Hiromasa Funato
  • Organizer: Gordon Research Conference "Sleep Regulation and Function",
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Forward genetic analysis of sleep in mice (2018)
  • Author(s): Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
  • Organizer: Keystone symposia "State of the Brain"
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウスを用いた睡眠のフォワード・ジェネティクス研究 (2017)
  • Author(s): 船戸弘正
  • Organizer: 第24回日本時間生物学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] 眠りの謎に挑む－睡眠科学の最前線 (2017)
  • Author(s): 船戸弘正
  • Organizer: 第39回茨城医学会総会
  • Invited
• [Remarks] 東邦大学医学部解剖学講座
  • URL: http://toho-funatolab.jp/
• [Remarks] 筑波大学IIIS
  • URL: http://sleepymouse.jp/