Chronoproteinology of Sleep homeostasis: Identification and Understanding of Nemuri complex and their physical property

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Chrono-proteinology: principle and design for protein timers
• Project/Area Number: 21H05133
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 戸田 浩史 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (80862010)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大出 晃士 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (40612122)
• Project Period (FY): 2021-08-23 – 2024-03-31
• Keywords: タンパク質 / 時間生物学 / 睡眠 / 生化学 / シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

1) Nemuriの細胞内・外での挙動の理解：NemuriはN末端に細胞外に分泌される分泌ペプチドを有する一方、C末端側にはRGGリピートを含む。RGGリピートは非常に高い信頼度で天然変性領域を構成すると予想される。分泌ペプチドを欠損させた遺伝子組み換え体の作出及び行動実験から、分泌ペプチドシグナルがNemuriの睡眠誘引能に重要であることが示明らかになった。また、C末端のRGGリピートも睡眠誘引能に重要であることが示された。このことから、分泌されたNemuriがどこに局在するのかを明らかにすることがNemuriの機能を明らかにする上で重要と考えられる。
2) Nemuri複合体の同定と機能を果たす神経細胞の同定：同定されたNemuri複合体の一部の因子がAlphafoldの予測プログラムによって複合体を形成することが判明した。そこで、複合体を形成するのに重要なアミノ酸配列を削ったNemuri変異体を作製し、睡眠誘引に変化が生じるかを行動学的に検証することが重要と考えられる。さらに、ハエの脳内において、Nemuriが直接あるいは間接的に下流で機能している神経細胞の候補を決定することに成功した。同定した神経群の一神経レベルでのRNA-seqをおこない、それぞれの神経細胞に特異的に発現するレセプターやペプチドを同定することで、それらがNemuriによる睡眠に重要かどうかを検証することが重要であると考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度から研究プロジェクトを立ち上げ概ね実際にデータを取得する基盤を確立した。本年度はデータ取得が順調に進んでおり、プロジェクトの進行もおおむね良好である。

Strategy for Future Research Activity

今後も本年度と同様に確立した基盤をフルに活用し、プロジェクトの進展へ向けて分担者と共に研究を加速する。