A biological study of the neural and molecular basis for REM sleep regulation by NALCN

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03416
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48020:Physiology-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Fujiyama Tomoyuki 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (00635089)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村田 知弥 筑波大学, 医学医療系, 助教 (60713485) ; 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: レム睡眠 / マウス / NALCN / UNC80 / NALF1 / in vivo BioID / 質量分析 / プロテオミクス

Outline of Final Research Achievements

Our research team conducted in vivo proteomic analysis to elucidate the molecular mechanisms of REM sleep regulation by the NALCN channel complex. We created genetically modified mice by using CRISPR to insert HA-strepIII-tagged BirA into the N-term of three genes known as the complex factors: Nalcn, Unc80, and Nalf1. Protein extraction was performed from live mouse brain samples using either HA-strepIII-tag immunoprecipitation (IP) or in vivo biotin labeling, followed by LC-MS/MS mass analysis. The tag IP allowed for specific separation of target molecules. We established an experimental system to comprehensively explore the interacting molecules involved in the intracellular signaling responsible for the function of the NALCN channel complex.

Free Research Field

睡眠医科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大幅にレム睡眠量が減少する遺伝性変異マウスDreamless家系の原因遺伝子Nalcnは、これまで睡眠覚醒制御への関与が報告されていない、睡眠研究領域において新規の遺伝子であった。本研究を継続することにより、NALCNチャネルを対象とした複合的プロテオミクス解析を行い、これまで未知であったレム睡眠制御細胞でのNALCNチャネル開閉・局在制御機構を担う細胞内シグナル伝達系や、レム睡眠の維持・終止の制御を担う分子神経メカニズムを明らかにできる可能性がある。睡眠障害は記憶・判断力低下や健康全般に影響を及ぼす。レム睡眠制御基盤の理解を深めることで、新しい治療法の開発へ道を拓くことを目指す。