揭示睡眠和突觸節(jié)律之間的關(guān)系

德國(guó)慕尼黑大學(xué)(Ludwig-Maximilians-Universit？t，LMU)的時(shí)間生物學(xué)家在《Science》雜志的兩篇文章中指出，睡眠-覺(jué)醒周期對(duì)突觸中調(diào)節(jié)其活動(dòng)的的蛋白質(zhì)和磷酸化動(dòng)力學(xué)至關(guān)重要。

生物鐘控制著人體幾乎所有的生理過(guò)程，預(yù)測(cè)著晝夜等日常循環(huán)的環(huán)境變化。晝夜節(jié)律和睡眠如何影響大腦細(xì)胞水平的分子機(jī)制尚不完全清楚。LMU醫(yī)學(xué)心理學(xué)研究小組組長(zhǎng)Maria Robles教授在最近發(fā)表在《Science》雜志上的兩篇文章揭示了睡眠和清醒周期（而不是生物鐘）如何驅(qū)動(dòng)大腦中蛋白質(zhì)豐度以及突觸蛋白磷酸化過(guò)程的循環(huán)來(lái)組織突觸活動(dòng)。"我們的研究表明，睡眠-覺(jué)醒周期在突觸功能的許多方面的時(shí)間調(diào)控中起著核心作用，"Maria Robles說(shuō)。

LMU的時(shí)間生物學(xué)家Maria Robles和她的研究小組使用基于質(zhì)譜的定量蛋白質(zhì)組學(xué)來(lái)描繪小鼠前腦分離突觸中蛋白質(zhì)和磷酸化的每日動(dòng)態(tài)。在這些研究中，研究小組調(diào)查了突觸蛋白組和磷酸蛋白組在一天中是如何動(dòng)態(tài)形成的，以及睡眠不足對(duì)它們的影響。

在一項(xiàng)研究中，研究小組發(fā)現(xiàn)，在正常的一天中，8000個(gè)關(guān)鍵突觸蛋白磷酸化中的四分之一會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)主要的峰值：一個(gè)是在小鼠醒來(lái)時(shí)，另一個(gè)是在小鼠入睡前。Maria Robles說(shuō)："這表明突觸磷酸化在調(diào)節(jié)突觸功能中起著關(guān)鍵作用，特別是在睡眠-覺(jué)醒-睡眠的過(guò)渡階段。"這一特點(diǎn)的磷酸化模式似乎反映了睡眠和醒來(lái)壓力的積累和消散，因?yàn)樗邉儕Z幾乎完全消除了突觸磷酸化節(jié)律。Maria Robles說(shuō)："我們的研究表明，關(guān)鍵突觸過(guò)程是在睡眠和醒來(lái)的壓力下，通過(guò)磷酸化來(lái)臨時(shí)調(diào)節(jié)的。"

在同一期《Science》雜志上發(fā)表的第二項(xiàng)研究中，同一個(gè)小組與蘇黎世大學(xué)的一個(gè)小組(Steve Brown)合作，表明突觸蛋白的豐度也由睡眠-覺(jué)醒周期有節(jié)奏地控制。特別是，他們證明了突觸活動(dòng)觸發(fā)了信使分子蛋白質(zhì)的循環(huán)生成，這些信使分子在一天中有節(jié)奏地聚集在突觸上。雖然蛋白質(zhì)的產(chǎn)生完全依賴于清醒-睡眠周期，但信使分子在突觸中旅行和積累主要是對(duì)晝夜節(jié)律機(jī)制的反應(yīng)。