2020 Fiscal Year Research-status Report
Integrated Molecular Mechanisms of Sleep/Wakefulness and Metabolic Regulation in a Novel Hypersomnia and Obese Mouse Model
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18K06024
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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) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 過眠 / 肥満 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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(Funato, Miyoshi et al., Nature 2016)。
Sleepy変異 家系マウスは、AMP-activated kinase-related kinase (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覚醒時間の短縮を示す。一方、 Sleepyマウスにおいては、過眠に加えて顕著な体重増加がその表現型として観察されている。細胞内エネルギーセンサーとしてのAMPKの機能について多くの報告があるのに対して、AMPK-RKの生理的役割については、ほとんど解明されていない。
先行研究で、SIK3の機能を欠損させた個体では、エネルギー負荷に対する耐性をもつことが報告されているが、Sleepy家系のマウスは、常餌飼育下でも若齢期から顕著な肥満が見られる。SIK3ノックアウトマウスと体重の推移が異なることから、変異型SIK3は、睡眠覚醒のみならず摂食行動もしくは代謝制御においても未知の機能を持つことが示唆された。
本研究では、睡眠覚醒行動および肥満の表現型に関わる摂食行動やエネルギー代謝におけるSIK3の生理機能を明らかにするため、Cre-loxPシステムを用いて特定の組織、細胞集団でSleepy遺伝子変異を惹起できるような遺伝子改変マウスを作製し、Sleepy変異Sik3の個体における生理機能の解明を試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Creドライバーマウスのうち、初年度に導入完了したAlbumin-creマウスおよびInsulin-creマウスとの掛け合わせは、SIK3 flox、Creともにホモ個体が得られ、計画通り解析を実施した。しかし、新たに導入した筋肉、脂肪特異的なCreラインについては、年度初頭からCovid19対応としてコロニー縮小を余儀なくされたため、当初の生産予定から数か月の遅れが出ている。現在、肝臓および膵臓の各種細胞種特異的にsleepy変異Sik3を発現させた個体が得られている。測定機器類のセットアップを終了し、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、数か月の遅れではあるが、ほぼ計画通りに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
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）において、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特にヘテロ個体で顕著な肥満が観察される。SIK3sleepyにみられるSik3遺伝子のスプライス部位の点突然変異は、リン酸化部位を含むエクソンスキッピングによってリン酸化部位が欠損することによって、過眠と肥満の表現型が現れることを報告している。しかし睡眠の異常と体重増加については、表現型の出現時期や測定のポイントが異なるため、相互の関係については明らかでない。
SIK３は、特定の部位ではなくユビキタスな発現パターンを示すことが報告されている。脳内のみならず、末梢でも、これまでに肝臓、すい臓、骨格筋、脂肪など、代謝にかかわる主な臓器で発現していることを確認している。睡眠および代謝は、脳だけではなく末梢組織もその制御に関わることから、野生型SIK３およびsleepy変異SIK3の末梢組織での発現部位および発現量の変化について検討することによって過眠と肥満を制御する分子ネットワーク時空間的な解析を試みる。
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| Causes of Carryover |
Covid19対策として、マウス飼育の規模縮小を余儀なくされため、遺伝子改変マウスの生産スケジュールが数か月遅れになっているため。
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