Хронобиологи из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана (LMU) в двух статьях описали, насколько важен цикл сна-бодрствования для динамики белка и фосфорилирования в синапсах, чтобы в конечном итоге регулировать его активность. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
Актуальность проблемы
Внутренние часы контролируют практически все физиологические процессы в организме человека, предсказывая ежедневные повторяющиеся изменения окружающей среды, такие как день и ночь. Как циркадный ритм и сон влияют на молекулярные механизмы на клеточном уровне в мозге, еще не полностью выяснено.
Материалы и методы обследования
Ученые использовали количественную протеомику на основе масс-спектрометрии для определения суточной динамики белка и фосфорилирования в изолированных синапсах фронтальной области мозга мыши in vivo. Ученые исследовали, как синаптический протеом и фосфопротеом динамически формируется в течение дня и как на него влияет лишение сна.
Результаты научной работы
Автор исследования Мария Роблес (Maria Robles) с соавторами обнаружили, как циклы сна и бодрствования, а не циркадные часы, управляют циклами белка, а также фосфорилирования в синаптических белках для организации динамики синаптической активности в мозге.
«Наша работа показывает, что циклы сна и бодрствования играют центральную роль во временной регуляции многих аспектов синаптических функций», – объясняет Мария Роблес.
«Это говорит о том, что синаптическое фосфорилирование играет ключевую роль в регуляции синаптической функции, в частности, при переходах сна-бодрствования-сна», – объясняет Мария Роблес.
Эта характерная модель фосфорилирования, по-видимому, отражает накопление и диссипацию давления сна и бодрствования, поскольку депривация сна почти полностью отменяет синаптические ритмы фосфорилирования.
«Наше исследование показывает, что ключевые синаптические процессы регулируются во времени посредством фосфорилирования в ответ на давление сна и бодрствования», – говорит Мария Роблес.
Во втором исследовании результаты показали, что синаптическое содержание белка также ритмично формируется циклами сна и бодрствования. В частности, ученые продемонстрировали, что синаптическая активность запускает циклическое производство белков из молекул-мессенджеров, которые ритмично накапливаются в синапсах в течение дня. В то время как производство белка полностью зависит от циклов бодрствования и сна, молекулы-мессенджеры перемещаются и накапливаются в синапсах преимущественно в ответ на циркадные механизмы.
Авторы другого исследования утверждают, что обнаружен новый ген, отвечающий за кратковременный сон.
