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各位端午安康！今年是端午恰逢世界杯，掐指一算，你們一定沒好好睡覺吧？
比起睡覺，有很多人一定會覺得看球更重要，睡覺才會耽誤時間。如果比賽連軸轉(zhuǎn)，人恨不得也跟著一起連軸轉(zhuǎn)。
說起睡覺，盡管我們一生中要花三分之一的時間睡覺，但有趣的是，我們并不能確切地知道為什么會這樣。有很多不同的理論，比如我們需要睡眠來保存能量、恢復(fù)大腦可塑性，或者是某些進(jìn)化原因等等。無論睡眠的真正目的是什么，研究人員們已經(jīng)開始從分子層面尋找背后的原因，而這一研究過程很可能闡明睡眠的目的是什么。該研究近日已發(fā)表在《Nature》上。
研究通訊作者，北京生命科學(xué)研究所劉清華研究員和同事們通過開發(fā)出一種基因突變的特殊小鼠用來研究睡眠需求的分子機(jī)制。這種突變基因型被稱為“Sleepy”，在鹽誘導(dǎo)激酶3 （Sik3）基因上有一個單獨的突變。盡管這些小鼠已經(jīng)睡得很多，但它們的睡眠需求仍然非常強(qiáng)烈。它們的大腦中出現(xiàn)大量的磷酸化作用，類似于那些被剝奪睡眠的小鼠。Sleepy小鼠大腦中的突變蛋白以更高的速率磷酸化。
劉清華說：“為了研究睡眠需求的分子基礎(chǔ)，我們設(shè)計了一種比較睡眠剝奪的正常小鼠和Sleepy突變小鼠大腦中的磷酸化作用的新策略。在Sleepy突變小鼠體內(nèi)，Sik3基因上存在一個單獨的核苷酸突變。這個基因突變導(dǎo)致小鼠擁有非常高的睡眠需求和慢性嗜睡癥。睡眠剝奪增加了小鼠的清醒時間，Sleepy突變降低了小鼠的清醒時間，然而這兩種方式都會增加小鼠的睡眠需求。因此，這兩種小鼠是研究睡眠需求增加的兩個原因相反的模型。我們推測對這兩種模型的交叉比較使我們將注意力集中在與睡眠需求的磷酸化作用的變化上，而忽略睡眠延長、清醒和壓力等非特定的作用，而只用單獨的模型是無法達(dá)到這個目的的?！?/p>
磷酸化作用指的是磷酰基附著在分子上。這是活體生命體中一種重要的調(diào)節(jié)機(jī)制，通常是可逆的。磷酸化和去磷酸化功能作為“開”和“關(guān)”用于各種不同的酶和受體。
通過對比Sleepy小鼠和睡眠剝奪小鼠，研究人員們發(fā)現(xiàn)有80種突觸蛋白會因為缺少睡眠而發(fā)生過度磷酸化，研究人員將其命名為睡眠需求指數(shù)磷蛋白（SNIPP）。通過對這兩種小鼠模型進(jìn)行比較，能夠過濾掉不相關(guān)的作用，并發(fā)現(xiàn)在分子層面上的變化。大腦中的磷酸化水平過高會增加睡眠需求，而睡眠能夠降低磷酸化水平。
劉清華說：“睡眠研究領(lǐng)域最高的目標(biāo)是確定睡眠中涉及的實際分子因素。我們發(fā)現(xiàn)，SNIPP的磷酸化作用會隨著睡眠需求的增加而增加，在大腦睡眠期間，會發(fā)生去磷酸化作用。過去的研究表明，睡眠和突觸可塑性（與思維和學(xué)習(xí)相關(guān)的神經(jīng)元之間的突觸連接的增強(qiáng)或減弱）之間存在密切關(guān)系。有趣的是，大部分SNIPP都是突觸蛋白，包括很多突觸可塑性調(diào)節(jié)因子。因此，我們推測，SNIPP組成了突觸可塑性和睡眠需求調(diào)節(jié)之間的分子接口，或者通俗來說，是思維和睡眠之間的接口?！?/p>
SNIPP的磷酸化/去磷酸化循環(huán)可能是大腦在每天夜里重啟的重要方式之一，能夠恢復(fù)突觸和睡眠-清醒平衡，使思維清晰最大化。
突觸磷酸化可能是你需要睡眠的跡象。這些結(jié)果非常有趣，因為它們與突觸平衡假說理論一致，即睡眠使得突觸能夠從日?；顒又谢謴?fù)并保持一切穩(wěn)定。當(dāng)我們清醒時，記憶被編碼，突觸釋放脈沖，而在睡眠期間，記憶則被鞏固，突觸通過縮小興奮性突觸的方式回到穩(wěn)態(tài)。
這些發(fā)現(xiàn)使我們進(jìn)一步了解睡眠，并為開發(fā)治療睡眠紊亂的藥物提供了具體目標(biāo)。
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