SIKファミリーによる睡眠覚醒制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17H04023
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境生理学(含体力医学・栄養生理学)
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 三好 千香 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (60613437)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 睡眠覚醒 / キナーゼ / 細胞内シグナル / 遺伝子改変マウス / リン酸化酵素 / CRISPR / ゲノム編集

研究成果の概要

SIK1およびSIK2のPKAリン酸化セリンであるSIK1(S577)やSIK2(S587)の睡眠制御における役割を検討した。Sik1(S577A)マウスは、野生型マウスに比べて、覚醒時間が短く、NREMS時間が長く、NREMSデルタ密度が高かった。Sik2(S587A)マウスはNREMSデルタ波の増加が見られた。Sik1(S577A)マウスは正常な概日行動を示した。Sik2は褐色脂肪組織に多く発現しているが、Sik2(S587A)マウスは野生型と同等の体重増加を示した。これらの結果は、PKA-SIKシグナルが睡眠の必要性の調節に関与していることを示す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

睡眠制御がSIKファミリーに共通した役割であることは、SIKファミリーに共通した上流及び下流シグナルが睡眠必要量の決定を担うことを示している。SIK1は概日リズム行動に、SIK2は褐色脂肪組織を場とするエネルギー代謝に関与するという報告があるもの、今回の検討では変化が見られなかった。SIKファミリーのキナーゼ活性はLKB1が制御していることから、PKAによる制御は特定の機能や行動に限定されると考えられる。
睡眠制御機構の理解が深まれば睡眠障害、気分障害等の疾患の介入方法開発を可能にする。

研究成果

• [雑誌論文] Forward genetic approach for behavioral neuroscience using animal models (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato
  • 雑誌名: Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ａｃａｄｅｍｙ． Ｓｅｒ． Ｂ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 96 号: 1 ページ: 10-31
  • DOI: 10.2183/pjab.96.002
  • NAID: 130007783761
  • ISSN: 0386-2208, 1349-2896
  • 年月日: 2020-01-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of using smartphone during breast-feeding (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Haruka、Yoshida Sachine、Ohnishi Ayumi、Terada Tsutomu、Funato Hiromasa、Tsukamoto Masahiko
  • 雑誌名: UbiComp/ISWC '19 Adjunct: Adjunct Proc 2019 ACM Int Joint Conf Pervasive and Ubiquit Comput and Proc 2019 ACM Int Symp Wearable Comput 巻: - ページ: 1190-1193
  • DOI: 10.1145/3341162.3344840
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MC-SleepNet: Large-scale Sleep Stage Scoring in Mice by Deep Neural Networks. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamabe M, Horie K, Shiokawa H, Funato H, Yanagisawa M, Kitagawa H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 9 号: 1 ページ: 15793-15793
  • DOI: 10.1038/s41598-019-51269-8
  • NAID: 120007127675
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential Roles of Each Orexin Receptor Signaling in Obesity (2019)
  • 著者名/発表者名: Kakizaki Miyo、Tsuneoka Yousuke、Takase Kenkichi、Kim Staci J.、Choi Jinhwan、Ikkyu Aya、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Yanagisawa Masashi、Funato Hiromasa
  • 雑誌名: iScience 巻: 20 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.isci.2019.09.003
  • NAID: 120007132695
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new mouse model of GLUT1 deficiency syndrome exhibits abnormal sleep-wake patterns and alterations of glucose kinetics in the brain. (2019)
  • 著者名/発表者名: Furuse T, Mizuma H, Hirose Y, Kushida T, Yamada I, Miura I, Masuya H, Funato H, Yanagisawa M, Onoe H, Wakana S.
  • 雑誌名: Dis Model Mech. 巻: 12 号: 9 ページ: 38828-38828
  • DOI: 10.1242/dmm.038828
  • NAID: 120007161317
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Methodology and theoretical basis of forward genetic screening for sleep/wakefulness in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi C, Kim SJ, Ezaki T, Ikkyu A, Hotta-Hirashima N, Kanno S, Kakizaki M, Yamada M, Wakana S, Yanagisawa M, Funato H
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 号: 32 ページ: 16062-16067
  • DOI: 10.1073/pnas.1906774116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A single phosphorylation site of SIK3 regulates daily sleep amounts and sleep need in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Honda Takato、Fujiyama Tomoyuki、Miyoshi Chika、Ikkyu Aya、Hotta-Hirashima Noriko、Kanno Satomi、Mizuno Seiya、Sugiyama Fumihiro、Takahashi Satoru、Funato Hiromasa、Yanagisawa Masashi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 115 号: 41 ページ: 10458-10463
  • DOI: 10.1073/pnas.1810823115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ablation of Central Serotonergic Neurons Decreased REM Sleep and Attenuated Arousal Response (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Kanako、Komiya Haruna、Kakizaki Miyo、Miyoshi Chika、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Funato Hiromasa、Yanagisawa Masashi
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 12 ページ: 535-535
  • DOI: 10.3389/fnins.2018.00535
  • NAID: 120007133025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanisms of sleep deprivation-induced hepatic steatosis and insulin resistance in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigiyama F, Kumashiro N, Tsuneoka Y, Igarashi H, Yoshikawa F, Kakehi S, Funato H, Hirose T
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab 巻: 315 号: 5 ページ: E848-E858
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00072.2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Corticotropin-Releasing Factor Receptor 1 in the Anterior Cingulate Cortex Mediates Maternal Absence-Induced Attenuation of Transport Response in Mouse Pups (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Sachine、Ohnishi Ryuko、Tsuneoka Yousuke、Yamamoto-Mimura Yuka、Muramatsu Reiko、Kato Tadafumi、Funato Hiromasa、Kuroda Kumi O.
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 12 ページ: 1-14
  • DOI: 10.3389/fncel.2018.00204
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Forebrain Ptf1a Is Required for Sexual Differentiation of the Brain (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujiyama Tomoyuki、Miyashita Satoshi、Tsuneoka Yousuke、Kanemaru Kazumasa、Kakizaki Miyo、Kanno Satomi、Ishikawa Yukiko、Yamashita Mariko、Owa Tomoo、Nagaoka Mai、Kawaguchi Yoshiya、Yanagawa Yuchio、Magnuson Mark A.、Muratani Masafumi、Shibuya Akira、Nabeshima Yo-ichi、Yanagisawa Masashi、Funato Hiromasa、Hoshino Mikio
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 24 号: 1 ページ: 79-94
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.06.010
  • NAID: 120006491717
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative phosphoproteomic analysis of the molecular substrates of sleep need (2018)
  • 著者名/発表者名: Z. Wang, J. Ma, C. Miyoshi, Y. Li, M Sato, Y. Ogawa, T. Lou, C. Ma, X. Gao, C. Lee, T. Fujiyama, X. Yang, S. Zhou, N. Hotta-Hirashima, D. Klewe-Nebenus, A. Ikkyu, M. Kakizaki, S. Kanno, L. Cao, S. Takahashi, J. Peng, Y. Yu, H. Funato, M. Yanagisawa, Q. Liu
  • 雑誌名: Nature 巻: 558 号: 7710 ページ: 435-439
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0218-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Large-scale forward genetics screening identifies Trpa1 as a chemosensor for predator odor-evoked innate fear behaviors (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., Cao, L., Lee, C-Y., Matsuo, M., Wu, K., Asher, G., Saitoh, T., Klewe-Nebenius, D., Wang, L., Soya, S., Hasegawa, E., Cherasse, Y., Miyoshi,C., Irukayama, Y., Wang, Z., Sakurai, K., Funato, H., Sakurai, T., Yanagisawa, M., Nagase, H., Kobayakawa, R., Kobayakawa, K., Beutler, B., Liu, Q
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 2041-2041
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04324-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Immunolocalization of muscarinic M1 receptor in the rat medial prefrontal cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Oda Satoko、Tsuneoka Yousuke、Yoshida Sachine、Adachi-Akahane Satomi、Ito Masanori、Kuroda Masaru、Funato Hiromasa
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 526 号: 8 ページ: 1329-1350
  • DOI: 10.1002/cne.24409
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sleep/Wake Behaviors in Mice During Pregnancy and Pregnancy-Associated Hypertensive Mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Komiya Haruna、Miyoshi Chika、Iwasaki Kanako、Hotta-Hirashima Noriko、Ikkyu Aya、Kanno Satomi、Honda Takato、Gosho Masahiko、Hamada Hiromi、Satoh Toyomi、Fukamizu Akiyoshi、Funato Hiromasa、Yanagisawa Masashi
  • 雑誌名: Sleep 巻: 41 号: 3 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1093/sleep/zsx209
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neurotransmitters and neuropeptides in gonadal steroid receptor-expressing cells in medial preoptic area subregions of the male mouse (2017)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Tsuneoka, Sachine Yoshida, Kenkichi Takase, Satoko Oda, Masaru Kuroda, Hiromasa Funato
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1038/s41598-017-10213-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Moxd1 Is a Marker for Sexual Dimorphism in the Medial Preoptic Area, Bed Nucleus of the Stria Terminalis and Medial Amygdala (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuneoka Y and Funato H et al.
  • 雑誌名: Front Neuroanat 巻: 11 ページ: 26-26
  • DOI: 10.3389/fnana.2017.00026
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] SIK family regulates sleep/wakefulness in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato
  • 学会等名: 第９３回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒の謎に挑む (2019)
  • 著者名/発表者名: 船戸弘正
  • 学会等名: 第８回日本食品分析センター技術成果発表会
  • 招待講演
• [学会発表] SIKファミリーによる睡眠覚醒とエネルギー代謝制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 船戸弘正
  • 学会等名: 第９２回日本生化学学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Forward genetics in mice identified novel sleep-regulating genes (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato
  • 学会等名: V World Congress of Chronobiology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sleep and energy metabolism regulation though mouse genetics (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato
  • 学会等名: CIBR Beijing Conference on Brain & Behavior
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Altered sleep/wakefulness behavior and phosphoproteomics in Sik3 mutant mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato
  • 学会等名: 第４１回日本分子生物学会年会 シンポジウム "個体行動制御の細胞内シグナル" \
  • 招待講演
• [学会発表] Forward genetic research on sleep using mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会 シンポジウム "サーカディアンリズムと睡眠を制御する神経機構"
  • 招待講演
• [学会発表] マウスを用いたフォワード・ジェネティクス研究による新規睡眠制御分子同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 船戸弘正
  • 学会等名: 第91回日本内分泌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 視索前野の性差とその発生 (2018)
  • 著者名/発表者名: 船戸弘正
  • 学会等名: 第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Forward genetic analysis of sleep in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato
  • 学会等名: Gordon Research Conference "Sleep Regulation and Function"
  • 国際学会
• [学会発表] Forward genetic analysis of sleep in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
  • 学会等名: Keystone symposia "State of the Brain"
  • 国際学会
• [学会発表] マウスを用いた睡眠のフォワード・ジェネティクス研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 船戸弘正
  • 学会等名: 第24回日本時間生物学会学術大会
  • 招待講演
• [図書] ブレインサイエンスレビュー2020 新規睡眠制御分子同定による睡眠覚醒機構の解明を目指して（269-288） (2020)
  • 著者名/発表者名: 船戸弘正
  • 総ページ数: 344
  • 出版者: クバプロ
  • ISBN: 9784878051609
• [備考] 国際統合睡眠医科学研究機構柳沢・船戸研究室
  • URL: http://sleepymouse.jp/
• [備考] 東邦大学医学部解剖学講座
  • URL: http://toho-funatolab.jp/
• [備考] 筑波大学IIIS Y-F lab
  • URL: http://sleepymouse.jp/
• [備考] http://sleepymouse.jp/
• [備考] http://toho-funatolab.jp/