睡眠覚醒ダイナミクスの設計原理の解明

• 研究課題/領域番号: 26870858
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般; 動物生理・行動
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 睡眠時間 / NMDA / CRISPR / Nr3a / カルシウム / 睡眠恒常性 / SSS / カルシウムイオン / 睡眠 / 覚醒 / 非侵襲

研究成果の概要

申請者は睡眠覚醒ダイナミクスの設計原理を明らかにするために有用な2つの発見を行った。ひとつはNMDA受容体ファミリーの１つであるNr3a遺伝子をノックアウトすることでマウスの覚醒時間が増えることを示した。この研究は呼吸波形を用いた非侵襲睡眠覚醒表現型解析システム（SSS; Snappy Sleep Stager）の大規模化によって実現した。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つめの発見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。

研究成果

• [雑誌論文] Involvement of Ca2+-dependent hyperpolarization in sleep duration in mammals (2016)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Tatsuki, Genshiro A. Sunagawa, Shoi Shi, Etsuo A. Susaki, Hiroko Yukinaga, Dimitri Perrin, Kenta Sumiyama, Maki Ukai-Tadenuma, Hiroshi Fujishima, Rei-ichiro Ohno, Daisuke Tone, Koji L. Ode, Katsuhiko Matsumoto, Hiroki R. Ueda
  • 雑誌名: Neuron 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 70-85
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.02.032
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mammalian Reverse Genetics without Crossing Reveals Nr3a as a Short-Sleeper Gene. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa GA, Sumiyama K, Ukai-Tadenuma M, Perrin D, Fujishima H, Ukai H, Nishimura O, Shi S, Ohno R, Narumi R, Shimizu Y, Tone D, Ode KL, Kuraku S, Ueda HR.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 14 号: 3 ページ: 662-677
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.12.052
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Screening complex organismal level biological systems : sleep and hibernation (2016)
  • 著者名/発表者名: Genshiro A. Sunagawa.
  • 学会等名: SRI Biosciences Division seminar
  • 発表場所: SRI・サンフランシスコ・アメリカ
  • 年月日: 2016-07-29
• [学会発表] Toward hypometabolic organ preservation: the development of stable induction method for mouse torpor. (2016)
  • 著者名/発表者名: Genshiro A. Sunagawa, Masayo Takahashi.
  • 学会等名: The 15th Congress of the Japanese Society for Regenerative Medicine
  • 発表場所: 大阪国際会議場・大阪市・大阪府
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Screening complex biological systems at organismal level: sleep and hibernation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Genshiro A. Sunagawa.
  • 学会等名: Kanazawa University Brain/Liver Interface Medicine Research Center Symposium
  • 発表場所: 金沢大学・金沢市・石川県
  • 年月日: 2016-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] Next-generation Sleep Phenotyping System for Mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Genshiro A. Sunagawa, Hiroki R. Ueda.
  • 学会等名: The 38th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 国際会議場・神戸市・兵庫県
  • 年月日: 2015-07-30
• [学会発表] Next-generation Sleep Phenotyping System for Mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Genshiro A. Sunagawa
  • 学会等名: Homeodynamics in Clocks, Sleep and Metabolism, TOKYO TRANSLATIONAL THERAPEUTICS MEETING
  • 発表場所: Ito Hall, Ito International Research Center, The University of Tokyo
  • 年月日: 2014-09-24
• [備考] 次世代型逆遺伝学による睡眠遺伝子Nr3aの発見
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160108_1/
• [備考] なぜ私たちは眠るか ～眠りの素は細胞内カルシウム？～
  • URL: http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160318/