Analysis of the novel intracellular signaling pathways for sleep/wake regulation

睡眠/觉醒调节的新型细胞内信号通路分析

基本信息

批准号：
21K15339
负责人：
北園智弘
金额：
$ 2.91万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では申請者が所属する研究室において近年発見された新規睡眠制御分子SIK3の上流、および、下流のシグナル伝達経路の全容を明らかにすることを目的としている。昨年度までに、SIK3の上流制御因子セリンスレオニンキナーゼLKB1のノックアウトマウスがノンレム睡眠時間と睡眠要求の指標であるノンレム睡眠時デルタ波密度が減少することを明らかにした。さらに、この表現型は、LKB1ノックアウトマウスにおけるSIK3上のLKB1リン酸化部位に疑似リン酸化変異（グルタミン酸置換）を導入したマウスでは部分的に回復することも見出した。このことから、睡眠覚醒制御機構において、LKB1はSIK3の上流で機能していることが確かめられた。SIK3はAMPKファミリーに所属するキナーゼであるが、このファミリーのキナーゼであるAMPKαは、LKB1以外にTAK1とCaMKKβという2種類のキナーゼに制御されていることが知られている。このことから、申請者はこれらのキナーゼもSIK3の上流因子として機能しているのかの検証を開始した。現在、解析中であるが、TAK1を全脳でノックアウトしたマウスについて、覚醒時間の延長が見られている。このことから、TAK1も睡眠・覚醒制御機構に関与している可能性がある。さらに、昨年度までに基質スクリーニングとパスウェイ解析から、SIK3の下流で低分子量Gタンパク質RhoAが機能している可能性を見出していたが、当該年度はRhoAの恒常的活性型変異型を全脳で発現させたマウスにおいて、ノンレム時間とノンレム睡眠時デルタ波密度の減少することを見出した。このことから、RhoAがSIK3の下流で睡眠・覚醒を制御している可能性が高いことが明らかになった。

本研究的目的是阐明申请人实验室最近发现的一种新型睡眠控制分子SIK3的整个上下游信号转导通路。去年，我们发现丝氨酸-苏氨酸激酶 LKB1（SIK3 的上游调节因子）基因敲除小鼠的非快速眼动睡眠时间和非快速眼动睡眠期间的 δ 波密度减少，后者是睡眠需求的指标。此外，我们还发现，在 LKB1 敲除小鼠的 SIK3 上的 LKB1 磷酸化位点引入假磷酸化突变（谷氨酸取代）的小鼠中，这种表型得到了部分恢复。这证实了LKB1在睡眠-觉醒控制机制中在SIK3的上游发挥作用。 SIK3 是属于 AMPK 家族的激酶，而 AMPKα 是该家族的激酶，已知除了 LKB1 之外，还受到另外两种类型的激酶 TAK1 和 CaMKKβ 的调节。基于此，申请人开始研究这些激酶是否也作为SIK3的上游因子发挥作用。尽管分析目前正在进行中，但在全脑敲除 TAK1 的小鼠中观察到清醒时间增加。这表明 TAK1 也可能参与睡眠/觉醒控制机制。此外，直到去年，我们通过底物筛选和通路分析发现，低分子量G蛋白RhoA可能在SIK3的下游发挥作用。我们发现，在经历NREM睡眠的小鼠中，NREM睡眠期间的NREM时间和δ波密度降低。这些结果表明，RhoA 可能控制 SIK3 下游的睡眠和觉醒。