フォワードジェネティクスで同定した新規睡眠制御遺伝子による睡眠覚醒制御機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26220207
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 柳沢 正史 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (20202369)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 壮志 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (00599821) ; 高橋 智 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50271896) ; 船戸 弘正 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授(WPI-IIIS) (90363118) ; LIU Qinghua 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (90723792)
• Project Period (FY): 2014-05-30 – 2019-03-31
• Keywords: 睡眠覚醒 / フォワード・ジェネティックス / 遺伝子改変マウス / 神経科学 / 睡眠障害

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、我々がフォワード・ジェネティックスの手法を用いて樹立した睡眠異常マウス家系であるSleepy変異マウスおよびDreamless変異マウスに着目して、睡眠覚醒制御機構、特に睡眠量を規定する神経機構や、レム睡眠制御の神経回路を明らかにすることである。
Sleepy変異マウスは顕著な覚醒時間の短縮を示す。Sleepy遺伝子変異による覚醒時間短縮の責任神経回路を同定するために、Cre-loxPシステムを利用して特定の神経細胞集団でSleepy遺伝子変異を惹起できるような遺伝子改変マウスを作成した。このSleepy遺伝子改変マウスは筑波大学内での繁殖を進めている。Sleepy蛋白が細胞内蛋白質であることから、Sleepy蛋白の細胞内シグナル伝達や遺伝子発現における役割を明らかにするため、Sleepy蛋白上の異なるエピトープに対する抗体を作成した。これらの抗体は、Sleepy蛋白を過剰発現させた細胞だけではなく、マウス脳でもSleepy蛋白を特異性良く検出した。
Dreamless変異マウスはレム睡眠の顕著な減少を示す。同定したDreamless遺伝子変異のレム睡眠減少への因果性を証明するため、CRISPR法を用いてDreamless遺伝子に点突然変異を導入したマウスを作成した。F0世代マウスにおいて、Dreamless遺伝子に点突然変異が正しく導入されていることを確認することができた。Cas9遺伝子の挿入は2％程度のマウスに認められた。F0世代マウスは数が少ない上にキメラ動物であるため睡眠覚醒行動検討に適さない。Off-target変異が無いことが確認でき、Cas9遺伝子挿入の無いF0世代マウスを交配させてF1世代を作成している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成26年度の主な研究計画内容は、遺伝子改変マウスの作製、繁殖、交配である。いずれも計画通りに進展している。

Strategy for Future Research Activity

順調に進展しているため、今後も研究計画に則り研究全体を進展させていく。

Research Products

• [Journal Article] Orexin/Hypocretin Activates mTOR Complex 1 (mTORC1) via an Erk/Akt-independent and Calcium-stimulated Lysosome v-ATPase Pathway (2014)
  • Author(s): Zhiqiang Wang, Shimeng Liu, Miyo Kakizaki, Yuuki Hirose, Yukiko Ishikawa, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa, Yonghao Yu，Qinghua Liu
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 289 Pages: 31950-31959
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.600015
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Meta-analysis of melanin-concentrating hormone signaling-deficient mice on behavioral and metabolic phenotypes (2014)
  • Author(s): Kenkichi Takase, Kenichi Kikuchi, Yousuke Tsuneoka, Satoko Oda, Masaru Kuroda, Hiromasa Funato
  • Journal Title: Plos One Volume: 9 Pages: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0099961
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A subset of thalamocortical projections to the retrosplenial cortex possesses two vesicular glutamate transporter isoforms, VGluT1 and VGluT2, in axon terminals as well as somata. (2014)
  • Author(s): Satoko Oda, Hiromasa Funato, Fumi Sato, Satomi Adachi-Akahane, Masanori Ito, Kenkichi Takase, Masaru Kuroda
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology Volume: 522 Pages: 2089-2106
  • DOI: 10.1002/cne.23519
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Orexin neurons suppress narcolepsy via 2 distinct efferent pathways (2014)
  • Author(s): Hasegawa E, Yanagisawa M, Sakurai T, Mieda M
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 124 Pages: 604-616
  • DOI: 10.1172/JCI71017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Orexin Regulates Bone Remodeling via a Dominant Positive Central Action and a Subordinate Negative Peripheral Action (2014)
  • Author(s): Wei W, Motoike T, Krzeszinski JY, Jin Z, Xie XJ, Dechow PC, Yanagisawa M, Wan Y
  • Journal Title: Cell Metabolism Volume: 19 Pages: 927-940
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2014.03.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Potential role of orexin and sleep modulation in the pathogenesis of Alzheimer's disease. (2014)
  • Author(s): Roh JH, Jiang H, Finn MB, Stewart FR, Mahan TE, Cirrito JR, Heda A, Snider BJ, Li M, Yanagisawa M, de Lecea L, Holtzman DM
  • Journal Title: Journal of Experimental Medicine Volume: 211 Pages: 2487-2496
  • DOI: 10.1084/jem.20141788
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Knockout of endothelial cell-derived endothelin-1 attenuates skin fibrosis but accelerates cutaneous wound healing (2014)
  • Author(s): Makino K, Jinnin M, Aoi J, Kajihara I, Makino T, Fukushima S, Sakai K, Nakayama K, Emoto N, Yanagisawa M, Ihn H.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Pages: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.009797
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reduced brown adipose tissue thermogenesis during environmental interactions in transgenic rats with ataxin-3-mediated ablation of hypothalamic orexin neurons. (2014)
  • Author(s): Mohammed M, Ootsuka Y, Yanagisawa M, Blessing W
  • Journal Title: Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol Volume: 307 Pages: R978-989
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00260.2014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Essential role of sympathetic endothelin A receptors for adverse cardiac remodeling (2014)
  • Author(s): Lehmann LH, Rostosky JS, Buss SJ, Kreusser MM, Krebs J, Mier W, Enseleit F, Spiger K, Hardt SE, Wieland T, Haass M, Lüscher TF, Schneider MD, Parlato R, Gröne HJ, Haberkorn U, Yanagisawa M, Katus HA, Backs J
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 111 Pages: 13499-13504
  • DOI: 10.1073/pnas.1409026111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MafB promotes atherosclerosis by inhibiting foam-cell apoptosis. (2014)
  • Author(s): Hamada M, Nakamura M, Tran MT, Moriguchi T, Hong C, Ohsumi T, Dinh TT, Kusakabe M, Hattori M, Katsumata T, Arai S, Nakashima K, Kudo T, Kuroda E, Wu CH, Kao PH, Sakai M, Shimano H, Miyazaki T, Tontonoz P, Takahashi S
  • Journal Title: Nature Comminications Volume: 5 Pages: 3147
  • DOI: 10.1038/ncomms4147.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Solving the Mystery of Sleep:From Orphan Receptors to Forward Genetics (2015)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: EB APS Cannon Lecture
  • Place of Presentation: Boston Convention Center, USA
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-28
  • Invited
• [Presentation] オレキシンによる体重制御機構 (2015)
  • Author(s): 船戸弘正
  • Organizer: 第22回 日本行動神経内分泌研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学 統合研究拠点コンベンションホール（兵庫県神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-03-24 – 2015-03-24
  • Invited
• [Presentation] Forward genetic approach to identify novel genes regulating sleep/wakefulness behavior (2015)
  • Author(s): Hiromasa Funato
  • Organizer: 第119回日本解剖学会・第92回生理学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-23 – 2015-03-23
• [Presentation] マウスにおける睡眠のフォワード・ジェネティクス (2015)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 脳・肝インターフェースメディシン研究センターシンポジウム2015
  • Place of Presentation: KKRホテル金沢（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2015-03-13 – 2015-03-13
  • Invited
• [Presentation] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2015)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 第2回CarMEN conference
  • Place of Presentation: 丸ビルConference square（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-02-21 – 2015-02-21
  • Invited
• [Presentation] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: JAXA 宇宙医学研究センター 平成26年度研究開発報告会
  • Place of Presentation: 御茶ノ水ソラシティ（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2014-11-29 – 2014-11-29
  • Invited
• [Presentation] Identification of a single nucleotide substitution specific to the Sleepy mutant mouse pedigree by linkage analysis and whole exome sequencing (2014)
  • Author(s): Hiromasa Funato, Chika Miyoshi, Makito Sato, Aya Ikkyu, Noriko Hotta, Miyo Kakizaki, Satomi Kanno, Kanako Harano, Fuyuki Asano, Tomoyuki Fujiyama, Tomohiro Suzuki, Shigeraru Wakana, Masashi Yanagisawa
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-17
• [Presentation] Forward Genetics of Sleep in Mice (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 国際シンポジウムRACMEM2014
  • Place of Presentation: 花王研究所会議室（東京都墨田区）
  • Year and Date: 2014-10-11 – 2014-10-12
  • Invited
• [Presentation] Forward genetic analysis of sleep in ENU-mutagenized mice (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: The 68th Fujihara Seminar
  • Place of Presentation: IBM 天城ホームステッド伊豆（静岡県伊豆市）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-27
  • Invited
• [Presentation] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 読売テクノ・フォーラム
  • Place of Presentation: 日本プレスセンター（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-19
  • Invited
• [Presentation] 睡眠覚醒のフォワード・ジェネティクス～マウス・全エクソーム解析の応用～ (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 2014フォーラム日本薬理学会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-19
  • Invited
• [Presentation] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 第7回Symphony
  • Place of Presentation: ホテルメトロポリタンエドモンド飯田橋（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2014-09-14 – 2014-09-15
  • Invited
• [Presentation] Identification of a single nucleotide substitution specific to the Sleepy mutant mouse pedigree by linkage analysis and whole exome sequencing (2014)
  • Author(s): 船戸弘正 三好千香 佐藤牧人 一久綾 堀田範子 柿崎美代 管野里美 原野加奈子 浅野冬樹 藤山知之 鈴木智広 若菜茂晴 柳沢正史
  • Organizer: 第37回日本神経科学学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-12
• [Presentation] 睡眠・覚醒の謎に挑む～マウスでのフォワード・ジェネティクス～ (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: Molecular Cardiovascular Conferense Ⅱ
  • Place of Presentation: 神戸ベイシェラトンホテル＆タワーズ（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2014-09-05 – 2014-09-06
  • Invited
• [Presentation] Forward Genetics of Sleep in Mice (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 未来創薬・医療イノベーション拠点形成第12回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学医学部学友会館フラテ（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-04 – 2014-09-04
  • Invited
• [Presentation] 神経科学と遺伝学の接点 (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 日本思春期学会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2014-08-30 – 2014-08-30
  • Invited
• [Presentation] 睡眠覚醒のフォワード・ジェネティクス～マウス・全エクソーム解析の応用～ (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 第4回全国学生合同リトリート
  • Place of Presentation: 名鉄犬山ホテル（愛知県犬山市）
  • Year and Date: 2014-08-22 – 2014-08-23
  • Invited
• [Presentation] 睡眠覚醒のフォワード・ジェネティクス～マウス・全エクソーム解析の応用～ (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 次世代シーケンサーフォーラム
  • Place of Presentation: 品川Grand Hall（東京都港区）
  • Year and Date: 2014-07-16 – 2014-07-16
  • Invited
• [Presentation] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 内分泌代謝学サマーセミナー
  • Place of Presentation: 河口湖富士レークホテル（山梨県南都留郡）
  • Year and Date: 2014-07-11 – 2014-07-11
  • Invited
• [Presentation] solving the mystery of sleep (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: Developmental Neurobiology Course2014
  • Place of Presentation: OIST沖縄科学技術大学大学院（沖縄県国頭郡）
  • Year and Date: 2014-07-10 – 2014-07-10
  • Invited
• [Presentation] 睡眠覚醒のフォワード・ジェネティクス (2014)
  • Author(s): 柳沢正史
  • Organizer: 日本睡眠学会第39回定期学術集会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • Year and Date: 2014-07-03 – 2014-07-04
  • Invited