精神

恰逢世界杯,掐指一算,你们一定没好好睡觉吧?

作者:佚名 来源:中国生物技术网 日期:2018-07-01
导读

         恰逢世界杯,掐指一算,你们一定没好好睡觉吧?

关键字:  睡眠 

        比起睡觉,有很多人一定会觉得看球更重要,睡觉才会耽误时间。如果比赛连轴转,人恨不得也跟着一起连轴转。

 

        说起睡觉,尽管我们一生中要花三分之一的时间睡觉,但有趣的是,我们并不能确切地知道为什么会这样。有很多不同的理论,比如我们需要睡眠来保存能量、恢复大脑可塑性,或者是某些进化原因等等。无论睡眠的真正目的是什么,研究人员们已经开始从分子层面寻找背后的原因,而这一研究过程很可能阐明睡眠的目的是什么。该研究近日已发表在《Nature》上。

 

        研究通讯作者,北京生命科学研究所刘清华研究员和同事们通过开发出一种基因突变的特殊小鼠用来研究睡眠需求的分子机制。这种突变基因型被称为“Sleepy”,在盐诱导激酶3(Sik3)基因上有一个单独的突变。尽管这些小鼠已经睡得很多,但它们的睡眠需求仍然非常强烈。它们的大脑中出现大量的磷酸化作用,类似于那些被剥夺睡眠的小鼠。Sleepy小鼠大脑中的突变蛋白以更高的速率磷酸化。

        刘清华说:“为了研究睡眠需求的分子基础,我们设计了一种比较睡眠剥夺的正常小鼠和Sleepy突变小鼠大脑中的磷酸化作用的新策略。在Sleepy突变小鼠体内,Sik3基因上存在一个单独的核苷酸突变。这个基因突变导致小鼠拥有非常高的睡眠需求和慢性嗜睡症。睡眠剥夺增加了小鼠的清醒时间,Sleepy突变降低了小鼠的清醒时间,然而这两种方式都会增加小鼠的睡眠需求。因此,这两种小鼠是研究睡眠需求增加的两个原因相反的模型。我们推测对这两种模型的交叉比较使我们将注意力集中在与睡眠需求的磷酸化作用的变化上,而忽略睡眠延长、清醒和压力等非特定的作用,而只用单独的模型是无法达到这个目的的。”

        磷酸化作用指的是磷酰基附着在分子上。这是活体生命体中一种重要的调节机制,通常是可逆的。磷酸化和去磷酸化功能作为“开”和“关”用于各种不同的酶和受体。

        通过对比Sleepy小鼠和睡眠剥夺小鼠,研究人员们发现有80种突触蛋白会因为缺少睡眠而发生过度磷酸化,研究人员将其命名为睡眠需求指数磷蛋白(SNIPP)。通过对这两种小鼠模型进行比较,能够过滤掉不相关的作用,并发现在分子层面上的变化。大脑中的磷酸化水平过高会增加睡眠需求,而睡眠能够降低磷酸化水平。

 

        刘清华说:“睡眠研究领域最高的目标是确定睡眠中涉及的实际分子因素。我们发现,SNIPP的磷酸化作用会随着睡眠需求的增加而增加,在大脑睡眠期间,会发生去磷酸化作用。过去的研究表明,睡眠和突触可塑性(与思维和学习相关的神经元之间的突触连接的增强或减弱)之间存在密切关系。有趣的是,大部分SNIPP都是突触蛋白,包括很多突触可塑性调节因子。因此,我们推测,SNIPP组成了突触可塑性和睡眠需求调节之间的分子接口,或者通俗来说,是思维和睡眠之间的接口。”

        SNIPP的磷酸化/去磷酸化循环可能是大脑在每天夜里重启的重要方式之一,能够恢复突触和睡眠-清醒平衡,使思维清晰最大化。

        突触磷酸化可能是你需要睡眠的迹象。这些结果非常有趣,因为它们与突触平衡假说理论一致,即睡眠使得突触能够从日常活动中恢复并保持一切稳定。当我们清醒时,记忆被编码,突触释放脉冲,而在睡眠期间,记忆则被巩固,突触通过缩小兴奋性突触的方式回到稳态。

        这些发现使我们进一步了解睡眠,并为开发治疗睡眠紊乱的药物提供了具体目标。

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