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厉害!同一课题组背靠背两篇Science:揭示睡眠和突触节律之间的关系

来源:本站原创 2019-10-14 09:00

2019年10月14日讯 /生物谷BIOON /--德国慕尼黑大学(Ludwig-Maximilians-Universit?t,LMU)的时间生物学家在《Science》杂志的两篇文章中指出,睡眠-觉醒周期对突触中调节其活动的的蛋白质和磷酸化动力学至关重要。

生物钟控制着人体几乎所有的生理过程,预测着昼夜等日常循环的环境变化。昼夜节律和睡眠如何影响大脑细胞水平的分子机制尚不完全清楚。LMU医学心理学研究小组组长Maria Robles教授在最近发表在《Science》杂志上的两篇文章揭示了睡眠和清醒周期(而不是生物钟)如何驱动大脑中蛋白质丰度以及突触蛋白磷酸化过程的循环来组织突触活动。"我们的研究表明,睡眠-觉醒周期在突触功能的许多方面的时间调控中起着核心作用,"Maria Robles说。

图片来源:Max Iglesias

LMU的时间生物学家Maria Robles和她的研究小组使用基于质谱的定量蛋白质组学来描绘小鼠前脑分离突触中蛋白质和磷酸化的每日动态。在这些研究中,研究小组调查了突触蛋白组和磷酸蛋白组在一天中是如何动态形成的,以及睡眠不足对它们的影响。

在一项研究中,研究小组发现,在正常的一天中,8000个关键突触蛋白磷酸化中的四分之一会出现两个主要的峰值:一个是在小鼠醒来时,另一个是在小鼠入睡前。Maria Robles说:"这表明突触磷酸化在调节突触功能中起着关键作用,特别是在睡眠-觉醒-睡眠的过渡阶段。"这一特点的磷酸化模式似乎反映了睡眠和醒来压力的积累和消散,因为睡眠剥夺几乎完全消除了突触磷酸化节律。Maria Robles说:"我们的研究表明,关键突触过程是在睡眠和醒来的压力下,通过磷酸化来临时调节的。"

在同一期《Science》杂志上发表的第二项研究中,同一个小组与苏黎世大学的一个小组(Steve Brown)合作,表明突触蛋白的丰度也由睡眠-觉醒周期有节奏地控制。特别是,他们证明了突触活动触发了信使分子蛋白质的循环生成,这些信使分子在一天中有节奏地聚集在突触上。虽然蛋白质的产生完全依赖于清醒-睡眠周期,但信使分子在突触中旅行和积累主要是对昼夜节律机制的反应。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

F. Bruning el al., "Sleep-wake cycles drive daily dynamics of synaptic phosphorylation," Science (2019).DOI: 10.1126/science.aav3617

S.B. Noya el al., "The forebrain synaptic transcriptome is organized by clocks but its proteome is driven by sleep," Science (2019).DOI: 10.1126/science.aav2642

C. Cirelli el al., "Linking the need to sleep with synaptic function," Science (2019). DOI: 10.1126/science.aay5304
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