2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26870858
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
砂川 玄志郎 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, 研究員 (70710250)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 睡眠恒常性 / Nr3a / SSS / カルシウムイオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では睡眠覚醒ダイナミクスの設計原理を明らかにする2つの発見に至った。ひとつはNMDA受容体ファミリーの１つであるNr3a遺伝子と覚醒時間の関係性である。NMDA受容体は精神疾患との関連がわかっているが、睡眠との関連は明らかになっていなかった。そこで、7つのNMDA受容体遺伝子をそれぞれノックアウトした動物を作製し、非侵襲睡眠覚醒表現型解析システム（SSS; Snappy Sleep Stager）で睡眠表現型を評価したところNr3a遺伝子をノックアウトすると睡眠時間が減ることを突き止めた（Sunagawa et al., 2016, Cell Reports.）。本研究は睡眠恒常性への理解を深めたのにとどまらず、個体レベルでシステムバイオロジーの手法を実現した初めての研究といえる。さらに、包括的に睡眠恒常性を理解するために、コンピューターで睡眠モデルを作成し、睡眠恒常性に関連する構成要素を予測する手法をとった。これが２つ目の成果であるカルシウムイオンの動態を制御している経路が睡眠時間に影響を与えていることの発見につながった。カルシウムイオン関連経路が睡眠恒常性に重要であることが予測されたため、関連する全ての遺伝子を、それぞれノックアウトしたマウスを作製し、SSSで睡眠表現型を解析したところ、Cacna1g、Cacna1h（電位依存性カルシウムチャネル）、Kcnn2、Kcnn3（カルシウム依存性カリウムチャネル）、Camk2a、Camk2b（カルシウムイオン・カルモジュリン依存性プロテインキナーゼＩＩ）をノックアウトしたマウスの睡眠時間が、野生型のマウスと比べて顕著に短いことが、Atp2b3（カルシウムポンプ）をノックアウトしたマウスの睡眠時間が、野生型のマウスと比べて顕著に長いことがわかった（Tatsuki et al., 2016, Neuron）。
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[Journal Article] Involvement of Ca2+-Dependent Hyperpolarization in Sleep Duration in Mammals.2016
Author(s)
1.Tatsuki, F., Sunagawa, G.A., Shi, S., Susaki, E.A., Yukinaga, H., Perrin, D., Sumiyama, K., Ukai-Tadenuma, M., Fujishima, H., Ohno, R., Tone, D., Ode, K.L., Matsumoto, K., Ueda, H.R.
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Journal Title
Neuron
Volume: 90
Pages: 70-85
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Mammalian Reverse Genetics without Crossing Reveals Nr3a as a Short-Sleeper Gene.2016
Author(s)
2.Sunagawa, G.A., Sumiyama, K., Ukai-Tadenuma, M., Perrin, D., Fujishima, H., Ukai, H., Nishimura, O., Shi, S., Ohno, R., Narumi, R., Shimizu, Y., Tone, D., Ode, K.L., Kuraku, S., Ueda, H.R.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 14
Pages: 662-677
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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