| 研究課題/領域番号 |
20K06744
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| 研究機関 | 名古屋市立大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ショウジョウバエ / 睡眠覚醒 / 睡眠要求 / NMDA型グルタミン酸受容体 / カルシニューリン / 細胞内Ca2+濃度 / ルシフェラーゼレポーター |
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| 研究実績の概要 |
1日あたりの睡眠量は、睡眠要求（恒常性）によって制御される。ショウジョウバエでは、睡眠剥奪（断眠）後の睡眠量の増加（リバウンド睡眠）を測定することで睡眠要求が評価されてきたが、生理的条件下では測定不能であること、定量性が乏しいこと、どの細胞のどのような分子実体を反映したものかが不明であることなどの課題がある。そこで本研究では、ショウジョウバエ脳のごく一部の神経細胞におけるNMDA型グルタミン酸受容体シグナルに注目し、自由行動下の個体から睡眠要求を定量的に測定することを目的とする。
我々はこれまでの研究で、NMDA受容体-カルシニューリンシグナルが睡眠を促進することを示してきた。ショウジョウバエの睡眠はその多くが夜間に出現する。明期から暗期に移行すると、睡眠が急速に誘導されることから、1日の中で夕方から夜の前半に睡眠要求が最も高くなっていると考えられる。これまでに、脳のある神経細胞群をラベルするGal4ドライバー系統を用いて、Mg2+ブロック変異NMDA受容体を発現させると、夜の前半の睡眠量が増加することを見出していたが、本年度に行った研究で、カルシニューリンの恒常活性化型を発現させても、同様に睡眠量の増加がみられた。以上の結果から、この神経細胞群におけるNMDA受容体-カルシニューリンシグナルと睡眠要求が相関する可能性が示された。
本研究では、ルシフェラーゼレポーターシステム（CaLexA-LUC）を用いて、自由行動下でこの神経細胞群におけるNMDA受容体を介した細胞内[Ca2+]の変化を測定することで睡眠要求の定量を試みる。本年度は、そのために必要な、標的神経細胞群の特異的なラベルを可能にするGal4ドライバー系統の探索も行い、複数の候補を見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究の目的は、ショウジョウバエ脳のごく一部の神経細胞におけるNMDA受容体シグナルに注目し、自由行動下の個体から睡眠要求を定量的に測定することである。これまでの研究と本年度に行った研究により、脳のある神経細胞群におけるNMDA受容体-カルシニューリンシグナルが睡眠要求と相関する可能性を示すことができた。また、標的神経細胞を特異的にラベルするためのGal4ドライバー系統の候補を見出すこともできた。しかし、当初の計画では、本年度中に標的神経細胞にCaLexA-LUCを導入して測定を開始する予定だったため、研究の達成度については、やや遅れていると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度に行った研究で見出した、標的神経細胞群の特異的Gal4ドライバー系統の候補について、それらの全身での発現パターンを詳細に調べ、標的神経細胞群に特異的な系統を選定する。また、このGal4ドライバー系統を用いて、Mg2+ブロック変異NMDA受容体や恒常活性化型カルシニューリンを発現させたときにも、夜の前半の睡眠量が増加することを確認する。確認後、標的神経細胞群に特異的なGal4ドライバー系統を用いて、CaLexA-LUCを導入したハエを作製し、自由行動下でルシフェラーゼ活性を数日間記録する。睡眠要求が最も高くなる夜の前半に、活性の上昇がみられれば、次に、標的神経細胞群でNMDA受容体をノックダウンしたハエで同様に測定を行い、夜の前半の活性上昇がNMDA受容体を介した細胞内[Ca2+]の上昇を反映したものかどうかを評価する。また、機械刺激によって断眠を行い、断眠直後およびリバウンド睡眠後のルシフェラーゼ活性を測定することによっても、睡眠要求の測定ができていることを確認する。
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