「眠気」の分子基盤と神経回路の解明

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。申請者は睡眠覚醒制御機構におけるSIK3の上流制御因子の候補として、セリンスレオニンキナーゼLKB1に着目した。LKB1ノックアウトマウスの睡眠測定を行ったところ、顕著なノンレム時間の減少と睡眠要求の減少が見られた。さらに、LKB1ノックアウトマウスにおいて、SIK3上のLKB1リン酸化部位に疑似リン酸化変異を導入したマウスでは、この睡眠要求の減少が回復することも明らかにした。これらの結果から、睡眠覚醒制御機構において、LKB1がSIK3の上流で機能していることが確かめられた（Kim SJ, Kitazono T et al., Nature, 2022）。申請者はこれまでにin vitro基質スクリーニングを用いて、睡眠覚醒制御機構におけるSIK3の基質を探索し、複数の新規基質候補を同定しており、これらの候補は多くが、RhoA-GTPase関連因子である。さらに、スクリーニングで同定した新規基質候補のうちの１つが、SIK3リン酸化配列と非常に似たアミノ酸配列を持つRho-GEFであり、このリン酸化部位を認識する抗リン酸化抗体を用いて解析を行ったところ、このRho-GEFがSIK3の新規基質であることが確かめられた（以下、Rho-GEF Xと呼称する）。また、Rho-GEFのターゲットであるRhoAについて、恒常的活性型RhoAをマウスの全脳にウイルスを用いて投与したところ、ノンレム睡眠時間が有意に減少することも見出した。このことから、SIK3の下流でRhoAが睡眠・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。申請者は睡眠覚醒制御機構におけるSIK3の上流制御因子の候補として、セリンスレオニンキナーゼLKB1に着目した。LKB1ノックアウトマウスの睡眠測定を行ったところ、顕著なノンレム時間の減少と睡眠要求の減少が見られた。さらに、LKB1ノックアウトマウスにおいて、SIK3上のLKB1リン酸化部位に疑似リン酸化変異を導入したマウスでは、この睡眠要求の減少が回復することも明らかにした。これらの結果から、睡眠覚醒制御機構において、LKB1がSIK3の上流で機能していることが確かめられた（Kim SJ, Kitazono T et al., Nature, 2022）。申請者はこれまでにin vitro基質スクリーニングを用いて、睡眠覚醒制御機構におけるSIK3の基質を探索し、複数の新規基質候補を同定しており、これらの候補は多くが、RhoA-GTPase関連因子である。さらに、スクリーニングで同定した新規基質候補のうちの１つが、SIK3リン酸化配列と非常に似たアミノ酸配列を持つRho-GEFであり、このリン酸化部位を認識する抗リン酸化抗体を用いて解析を行ったところ、このRho-GEFがSIK3の新規基質であることが確かめられた（以下、Rho-GEF Xと呼称する）。また、Rho-GEFのターゲットであるRhoAについて、恒常的活性型RhoAをマウスの全脳にウイルスを用いて投与したところ、ノンレム睡眠時間が有意に減少することも見出した。このことから、SIK3の下流でRhoAが睡眠・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。