ショウジョウバエとマウスで共通するNMDA受容体による睡眠制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17K08571
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 冨田 淳 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 講師 (40432231)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 睡眠 / 覚醒 / ショウジョウバエ / 中心複合体 / ドーパミン / NMDA受容体 / カルシニューリン / Ca2+イメージング法 / アセチルコリン / Protocerebral bridge / プロリン

研究成果の概要

ショウジョウバエの睡眠-覚醒を制御する中心複合体の新たな神経回路の同定を試み、睡眠を促進するPB（protocerebral bridge）介在ニューロン群を見いだした。
PB介在ニューロン群は、すでに同定していた覚醒を促進するPB-FB-NOニューロン群を抑制することで、睡眠を促進することが示唆された。また、PBに投射するT1ドーパミンニューロンはD2受容体シグナルを介して、睡眠を促進するPB介在ニューロンを抑制することで覚醒促進的に働くことが示唆された。さらに、PB介在ニューロンは睡眠制御において、NMDA受容体-カルシニューリンシグナルによっても調節されることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同定した睡眠-覚醒を制御する中心複合体PBの神経回路に着目することで、これまで未解明であったNMDA受容体-カルシニューリンシグナルによる睡眠制御の分子機構の解明が可能になる。また、覚醒を促進するT1ドーパミンニューロンは闘争行動の制御に関わることが報告されており、睡眠-覚醒と闘争行動に共通する神経基盤の理解にもつながると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] How Does Time Flow in Living Systems? Retrocausal Scaffolding and E-series Time (2019)
  • 著者名/発表者名: Nomura N, Matsuno K, Muranaka T, Tomita J.
  • 雑誌名: Biosemiotics 巻: 12 号: 2 ページ: 267-287
  • DOI: 10.1007/s12304-019-09363-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The clock components Period2, Cryptochrome1a, and Cryptochrome2a function in establishing light-dependent behavioral rhythms and/or total activity levels in zebrafish (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirayama J, Alifu Y, Hamabe R, Yamaguchi S, Tomita J, Maruyama Y, Asaoka Y , Nakahama K, Tamaru T, Takamatsu K, Takamatsu N, Hattori A, Nishina S, Azuma N, Kawahara A, Kume K, Nishina H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 196-196
  • DOI: 10.1038/s41598-018-37879-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Time from Semiosis: E-series Time for Living Systems (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Nomura, Tomoaki Muranaka, Jun Tomita, Koichiro Matsuno.
  • 雑誌名: Biosemiotics 巻: 11 号: 1 ページ: 65-83
  • DOI: 10.1007/s12304-018-9316-0
  • NAID: 120006501306
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genes and neural circuits for sleep of the fruit fly. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomita, J., Ban, G. and Kume, K.
  • 雑誌名: Neurosci. Res. 巻: 印刷中 ページ: 82-91
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.04.010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sweetness induces sleep through gustatory signalling independent of nutritional value in a starved fruit fly. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, T., Tomita, J., Hashimoto, R., Ueno, T., Kume, S., Kume, K.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 14355-14355
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14608-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ショウジョウバエの睡眠を促進する中心複合体ニューロンの調節機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 冨田 淳、坂 豪祐、加藤 善章、粂 和彦
  • 学会等名: 第26回日本時間生物学会学術大会
• [学会発表] ショウジョウバエの睡眠覚醒を制御する中心複合体の神経回路 (2019)
  • 著者名/発表者名: 冨田 淳、坂 豪祐、加藤 善章、粂 和彦
  • 学会等名: 第63回日本応用動物昆虫学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of sleep-regulating central complex neurons in Drosophila melanogaster (2018)
  • 著者名/発表者名: Jun Tomita, Gosuke Ban, Kazuhiko Kume
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Identification of sleep-regulating central complex neurons in Drosophila melanogaster (2018)
  • 著者名/発表者名: Jun Tomita, Gosuke Ban, Yoshiaki Kato, Kazuhiko Kume
  • 学会等名: The 17th European Drosophila Neurobiology Conference - Neurofly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] ショウジョウバエの睡眠-覚醒を制御する中心複合体の神経回路 (2018)
  • 著者名/発表者名: 冨田 淳、坂 豪祐、加藤 善章、粂 和彦
  • 学会等名: 第25回日本時間生物学会学術大会
• [学会発表] ショウジョウバエの睡眠覚醒を制御する中心複合体の神経回路 (2018)
  • 著者名/発表者名: 冨田 淳、坂 豪祐、加藤 善章、粂 和彦
  • 学会等名: 第63回日本応用動物昆虫学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of sleep-regulating central complex neurons in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomita, J,, Ban, G., Kume, K.
  • 学会等名: CSHL Meeting Neurobiology of Drosophila
  • 国際学会