2014 Fiscal Year Research-status Report
睡眠量の恒常性維持機構におけるカルシニューリンの機能解析
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26507008
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
冨田 淳 名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 助教 (40432231)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / 睡眠 / カルシニューリン / NMDA受容体 / アミノ酸トランスポーター / プロリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も含めこれまでの研究で、ショウジョウバエの睡眠を制御するカルシニューリン（Ca2+/カルモジュリン依存性タンパク質脱リン酸化酵素）シグナルの上流に位置するNMDA型グルタミン酸受容体が睡眠制御に関与することを示した（Tomita, J. et al., PLOS ONE, accepted）。
さらに本年度は、睡眠制御に関わる新たな遺伝子の同定を目的として研究を行った。ショウジョウバエの睡眠は、ドーパミン、セロトニン、GABAなどの神経伝達物質によって制御されていることが報告されている。そこで、これらの神経伝達物質のトランスポーターが属するトランスポーターファミリーのメンバーの中で、中枢神経系に発現するアミノ酸トランスポーターに着目した。それらのアミノ酸トランスポーターをコードする遺伝子の一つを全神経でノックダウンしたところ、睡眠量が顕著に減少した。さらに、特定の神経細胞群でノックダウンした結果、グルタミン酸作動性ニューロンまたはコリン作動性ニューロンのみで睡眠量が有意に減少した。このアミノ酸トランスポーターの哺乳類ホモログはプロリンやロイシンなどの中性アミノ酸を輸送することが報告されている。そこで、遊離プロリン量が増加するプロリン異化酵素の突然変異体の睡眠量を調べたところ、顕著に増加していた。以上の結果から、プロリンによるショウジョウバエの睡眠制御が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、睡眠の恒常性維持機構として提唱されたシナプス恒常性仮説に基づき、カルシニューリンの睡眠制御における機能を、分子および細胞レベルで解明することを目的としている。上述したように、本年度に行った研究により、ショウジョウバエの睡眠制御に関わる新たな遺伝子として、NMDA受容体および神経系アミノ酸トランスポーターを同定した。NMDA受容体はカルシニューリンシグナルの上流に位置する分子である。神経系アミノ酸トランスポーターについては、その基質の一つと考えられるプロリンが睡眠制御に関わることが示唆された。興味深いことに、プロリンはNMDA受容体を活性化することが示唆されている。今後、NMDA受容体および神経系アミノ酸トランスポーターによる睡眠制御機構を解析することで、カルシニューリンの睡眠制御における機能の解明につながると期待できる。そのため、研究の達成度については、おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、まずショウジョウバエにおいて、プロリンによるNMDA受容体の活性化をCa2+イメージング法により検討する。この解析に用いるショウジョウバエ系統は作製済みである。
また、本研究課題で計画した以下の3つの研究項目を行う。
1) 睡眠のシナプス恒常性仮説の検証
2) ニューロンのミトコンドリア動態と睡眠との関係の解析
3) カルシニューリンと相互作用するタンパク質の同定と睡眠制御における機能解析
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| Causes of Carryover |
本年度、現在の所属研究機関への異動により、物品費および旅費が予定よりも少なかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の消耗品費として使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
