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睡眠不足はmTORC1依存性タンパク質合成を減弱させることによって記憶を障害する

Sleep deprivation impairs memory by attenuating mTORC1-dependent protein synthesis

Research Article

Sci. Signal. 26 Apr 2016:
Vol. 9, Issue 425, pp. ra41
DOI: 10.1126/scisignal.aad4949

Jennifer C. Tudor1, Emily J. Davis1,*, Lucia Peixoto1,†, Mathieu E. Wimmer1,‡, Erik van Tilborg1,§, Alan J. Park1,¶, Shane G. Poplawski1,||, Caroline W. Chung1, Robbert Havekes1,**, Jiayan Huang2, Evelina Gatti3,4, Philippe Pierre3,4, and Ted Abel1,††

1 Department of Biology, School of Arts and Sciences, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA.
2 Global Statistical Science, Eli Lilly and Company, Lilly Corporate Center, Indianapolis, IN 46285, USA.
3 Centre d’Immunologie de Marseille-Luminy, Aix Marseille Université UM2, INSERM U1104, CNRS UMR7280, 13288 Marseille, France.
4 Institute for Research in Biomedicine (iBiMED) and Aveiro Health Sciences Program, University of Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal.

†† Corresponding author. Email: abele@sas.upenn.edu

* Present address: Biomedical Sciences Graduate Program, University of California, San Francisco, San Francisco, CA 94158, USA.

† Present address: College of Medical Sciences, Washington State University, Spokane, WA 99202, USA.

‡ Present address: Center for Neurobiology and Behavior, Department of Psychiatry, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA.

§ Present address: Laboratory of Neuroimmunology and Developmental Origins of Disease, University Medical Center Utrecht, Lundlaan 6, 3584 GA Utrecht, Netherlands.

¶ Present address: Department of Psychiatry, New York State Psychiatric Institute, Columbia University, New York, NY 10032, USA.

|| Present address: Ibis Biosciences Inc. (an Abbott Company), Carlsbad, CA 92008, USA.

** Present address: Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences, University of Groningen, 9747 AG Groningen, Netherlands.

要約  睡眠不足は公衆衛生上の流行病であり、記憶と認知の障害など、広範囲にわたって有害な影響をもたらす。海馬ニューロンにおけるタンパク質合成が、記憶と認知を促進する。キナーゼ複合体である哺乳類ラパマイシン標的タンパク質複合体1(mTORC1)は、真核生物転写開始因子4E結合タンパク質2(4EBP2)をリン酸化して阻害することによって、タンパク質合成を刺激する。われわれは、マウスにおいて、睡眠不足に起因する認知障害を仲介する分子機構への、mTORC1-4EBP2軸の関与を検討した。in vivoタンパク質翻訳アッセイを用いて、睡眠不足が海馬におけるタンパク質合成を障害することを見出した。睡眠遮断マウスの海馬では、5時間の睡眠不足によって、mTORC1を介する4EBP2のリン酸化と、真核生物翻訳開始因子4E(eIF4E)とeIF4Gの相互作用の両方が減弱された。睡眠遮断前に海馬興奮性ニューロンの4EBP2存在量を増加させると、リン酸化4EBP2の存在量が増加し、eIF4E-eIF4G相互作用と海馬タンパク質合成の量が、睡眠を遮断していないマウスで認められる量まで回復し、睡眠不足に伴う海馬依存性記憶障害が防止された。これらの結果をまとめると、4EBP2によって調節されるタンパク質合成が、睡眠不足に起因する記憶障害のきわめて重要なメディエーターであることが示されている。

Citation: J. C. Tudor, E. J. Davis, L. Peixoto, M. E. Wimmer, E. van Tilborg, A. J. Park, S. G. Poplawski, C. W. Chung, R. Havekes, J. Huang, E. Gatti, P. Pierre, T. Abel, Sleep deprivation impairs memory by attenuating mTORC1-dependent protein synthesis. Sci.Signal. 9, ra41 (2016).

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