新規睡眠制御遺伝子Sleepyの機能解析による睡眠覚醒制御の分子・神経基盤の解明
通过新型睡眠控制基因 Sleepy 的功能分析阐明睡眠/觉醒控制的分子和神经基础
基本信息
- 批准号:15J06369
- 负责人:
- 金额:$ 2.18万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2015
- 资助国家:日本
- 起止时间:2015-04-24 至 2018-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
「眠気」の脳内での物理的実体や、日々の睡眠量を一定に保つ根本原理は未知である。当研究室ではフォワード・ジェネティクス研究により、睡眠過多を呈するSleepy変異マウス家系とその原因遺伝子Sik3を見出した。SIK3 はリン酸化酵素で、中央部にプロテインキナーゼA(PKA)認識部位があり、551番目のセリン(S551)により規定される。Sleepy変異家系は、S551を含む13番目のエクソンを欠損していた。そこで申請者は、進化的に保存されたPKA認識部位S551と睡眠覚醒制御の関係性を検証すべく、CRISPR法によりS551に点変異を導入し、S551A家系、S551D家系を作製、脳波・筋電図解析を行なった。その結果、両家系ともに同腹の野生型マウスに比べ、24時間を通じて顕著な覚醒時間の減少、ノンレム睡眠時間の増加がみられた。脳波スペクトラム解析の結果、睡眠要求量を評価する指標であるノンレム睡眠時の徐波(デルタ波)量が顕著に増加していた。分子レベルでは、培養細胞を用いた生化学解析の結果、SIK3 S551の変異・欠損により、リン酸化型PKAからの認識が減少し、蛋白質の局在や相互作用を司る14-3-3との結合が失われていた。この結果はPKA/SIK3/14-3-3を介した適切なシグナル伝達が正常な睡眠覚醒制御に不可欠であることを示唆する。本研究は、細胞内シグナル伝達系と個体レベルのダイナミックな睡眠覚醒行動を繋ぐ成果であり、単一遺伝子Sik3の単一アミノ酸S551が1日の睡眠量や睡眠要求量・眠気を規定する上で重要な役割を担うことを示した。また、当初の計画より更に発展した研究として、申請者は順遺伝学により同定した新規睡眠異常マウス家系に対し独自に網羅的行動テストバッテリーを構築・実施し新規表現型を明らかにした。今後は分子遺伝学や電気生理学等を組み合わせ、分子神経基盤の解明を進める。
大脑中“困倦”的物理现实以及每天保持恒定睡眠量的基本原理尚不清楚。通过正向遗传学研究,我们实验室发现了一个表现出过度睡眠的Sleepy突变小鼠家族及其致病基因Sik3。 SIK3 是一种磷酸化酶,中心有一个蛋白激酶 A (PKA) 识别位点,由丝氨酸 551 (S551) 定义。 Sleepy 突变体家族缺乏第 13 个外显子,包括 S551。因此,为了验证进化上保守的PKA识别位点S551与睡眠觉醒控制之间的关系,申请人利用CRISPR方法在S551中引入点突变,创建了S551A家族和S551D家族,并开发了脑电图和肌电波进行了图形分析。结果,与野生型同窝小鼠相比,这两个家族的小鼠在 24 小时内的觉醒时间显着减少,非快速眼动睡眠时间增加。脑电图谱分析的结果显示,作为评估睡眠需求的指标,非快速眼动睡眠期间的慢波(δ波)量显着增加。在分子水平上,使用培养细胞进行生化分析的结果是,SIK3 S551 的突变/缺失降低了对磷酸化 PKA 的识别,导致控制蛋白质定位和相互作用的 14-3-3 的识别能力降低。丢失的。这一结果表明,通过 PKA/SIK3/14-3-3 进行适当的信号转导对于正常的睡眠/觉醒控制至关重要。这项研究是将细胞内信号转导系统与个体水平的动态睡眠/觉醒行为联系起来的结果,表明单基因Sik3的单个氨基酸S551调节一天的睡眠量、睡眠需求和睡意。事实证明它将发挥重要作用。此外,作为比原计划进一步发展的研究,申请人对通过正向遗传学鉴定出睡眠异常的新小鼠家族构建并进行了全面的行为测试组,并阐明了新的表型。未来我们将结合分子遗传学、电生理学等来阐明分子神经基础。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Investigation of Sleep/Wake Regulatory Mechanisms by Analysis of the Sik3 Gene Identified Through Forward Genetics
通过分析正向遗传学鉴定的 Sik3 基因来研究睡眠/觉醒调节机制
- DOI:
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Takato Honda;Tomoyuki Fujiyama;Chika Miyoshi;Hiromasa Funato;Masashi Yanagisawa
- 通讯作者:Masashi Yanagisawa
Systematic Behavioral Test Battery for Sleepy and Dreamless, Newly Identified Mouse Pedigrees with Sleep Abnormalities
针对困倦和无梦、新发现的睡眠异常小鼠谱系的系统行为测试电池
- DOI:
- 发表时间:2015
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Takato Honda;Tomoyuki Fujiyama;Chika Miyoshi;Makito Sato;Hiromasa Funato and Masashi Yanagisawa
- 通讯作者:Hiromasa Funato and Masashi Yanagisawa
n vivo Genetic Verification of Sleepy Mutation & Systematic Behavioral Screening for Forward-genetically Identified Mouse Pedigrees with Sleep Abnormalities
Sleepy突变的体内基因验证
- DOI:
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Takato Honda;Tomoyuki Fujiyama;Chika Miyoshi;Hiromasa Funato;Masashi Yanagisawa
- 通讯作者:Masashi Yanagisawa
『"眠気"の実体を探る ─フォワード・ジェネティクスによる新規睡眠制御遺伝子の探索:Search for the Neuronal Substrate of "Sleepiness" - Forward Genetics for Identification of Novel Sleep/Wake Regulating Genes -』,「睡眠・覚醒制御機構研究の新展開」, 医学のあゆみ(Journal of Clinical and Experimental Medicine)
《寻找“嗜睡”的神经元基质 - 鉴定新型睡眠/觉醒调节基因的正向遗传学 -》,“寻找“嗜睡”的神经元基质 - 鉴定新型睡眠/觉醒调节基因的正向遗传学 - “《机制研究的新进展》,医学史(临床与实验医学杂志)
- DOI:
- 发表时间:2017
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:本多 隆利(Takato Honda);柳沢 正史(Masashi Yanagisawa)
- 通讯作者:柳沢 正史(Masashi Yanagisawa)
Neural Circuit and Molecular Basis of Behavioral Phenotypes in Mouse Pedigrees with Sleep Abnormalities Identified through Forward Genetics
通过正向遗传学鉴定睡眠异常小鼠家系的神经回路和行为表型的分子基础
- DOI:
- 发表时间:2017
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:本多 隆利;藤山 知之;三好 千香;船戸 弘正;柳沢 正史
- 通讯作者:柳沢 正史
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本多 隆利其他文献
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