揭示睡眠和突觸節律之間的關系

德國慕尼黑大學(Ludwig-Maximilians-Universit？t，LMU)的時間生物學家在《Science》雜志的兩篇文章中指出，睡眠-覺醒周期對突觸中調節其活動的的蛋白質和磷酸化動力學至關重要。

生物鐘控制著人體幾乎所有的生理過程，預測著晝夜等日常循環的環境變化。晝夜節律和睡眠如何影響大腦細胞水平的分子機制尚不完全清楚。LMU醫學心理學研究小組組長Maria Robles教授在最近發表在《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）如何驅動大腦中蛋白質豐度以及突觸蛋白磷酸化過程的循環來組織突觸活動。"我們的研究表明，睡眠-覺醒周期在突觸功能的許多方面的時間調控中起著核心作用，"Maria Robles說。

LMU的時間生物學家Maria Robles和她的研究小組使用基于質譜的定量蛋白質組學來描繪小鼠前腦分離突觸中蛋白質和磷酸化的每日動態。在這些研究中，研究小組調查了突觸蛋白組和磷酸蛋白組在一天中是如何動態形成的，以及睡眠不足對它們的影響。

在一項研究中，研究小組發現，在正常的一天中，8000個關鍵突觸蛋白磷酸化中的四分之一會出現兩個主要的峰值：一個是在小鼠醒來時，另一個是在小鼠入睡前。Maria Robles說："這表明突觸磷酸化在調節突觸功能中起著關鍵作用，特別是在睡眠-覺醒-睡眠的過渡階段。"這一特點的磷酸化模式似乎反映了睡眠和醒來壓力的積累和消散，因為睡眠剝奪幾乎完全消除了突觸磷酸化節律。Maria Robles說："我們的研究表明，關鍵突觸過程是在睡眠和醒來的壓力下，通過磷酸化來臨時調節的。"

在同一期《Science》雜志上發表的第二項研究中，同一個小組與蘇黎世大學的一個小組(Steve Brown)合作，表明突觸蛋白的豐度也由睡眠-覺醒周期有節奏地控制。特別是，他們證明了突觸活動觸發了信使分子蛋白質的循環生成，這些信使分子在一天中有節奏地聚集在突觸上。雖然蛋白質的產生完全依賴于清醒-睡眠周期，但信使分子在突觸中旅行和積累主要是對晝夜節律機制的反應。