zhrnutie: Štúdia odhaľuje novú molekulárnu dráhu, ktorá pomáha kontrolovať homeostázu a spánkové rytmy v mozgu.

zdroj: Univerzita Tsukuba

Väčšina organizmov vykazuje cirkadiánny rytmus, čo sú vnútorné hodiny, ktoré sa opakujú každých 24 hodín. Teraz výskumníci z Japonska našli nové podrobnosti o molekulárnych procesoch, ktoré riadia rytmy spánku a bdenia u myší.

V nedávno zverejnenej štúdii výskumníci z University of Tsukuba odhalili, že kľúčová molekula zapojená do spánkovej homeostázy (nazývaná SIK3 alebo soľou indukovateľná kináza 3) tiež hrá dôležitú úlohu v každodennom správaní.

Zvieratá sú schopné prispôsobiť sa 24-hodinovému cyklu svetla a tmy z hľadiska správania a fyziológie prostredníctvom zmien v suprachiazmatickom jadre (SCN), hlavných hodinách v mozgu, ktoré synchronizujú rôzne rytmy v tele. Avšak biologické aktivity v rámci SCN, ktoré vyvolávajú dočasnú špecifickú bdelosť, neboli úplne charakterizované; Výskumný tím sa to snaží riešiť.

„Väčšina zvierat vykazuje maximálnu aktivitu v určitom bode biologického cyklu,“ vysvetľuje vedúci autor štúdie profesor Masashi Yanagisawa. „Pretože sa zistilo, že SCN reguluje spánok a bdenie v určitých časoch dňa, chceli sme preskúmať odlišné neuróny, ktoré riadia tento proces.“

Na tento účel výskumný tím geneticky manipuloval hladiny SIK3 v špecifických populáciách neurónov v SCN myší. Ďalej skúmali spánok a cirkadiánne správanie u myší, napríklad kedy a ako dlho myši vykazovali aktivitu vo vzťahu k cyklu svetlo-tma.

„Zistili sme, že SIK3 v SCN môže ovplyvniť dĺžku cirkadiánneho cyklu a načasovanie maximálnej aktivity bdenia bez toho, aby sa zmenilo množstvo denného spánku,“ hovorí profesor Yanagisawa.

Výskumný tím už predtým uviedol, že SIK3 interaguje s LKB1 (predchádzajúca molekula SIK3) a HDAC4 (dôležitý cieľ SIK3) v glutamátergických neurónoch, aby reguloval množstvo a hĺbku spánku. Teraz zistili, že dráha SIK3-HDAC4 moduluje dĺžku cirkadiánneho obdobia prostredníctvom neurónov produkujúcich NMS a prispieva k rytmu spánku / bdenia.

Dĺžka behaviorálneho obdobia a načasovanie najvyššej aktivity sú dôležitými zložkami cirkadiánneho rytmu. Vzhľadom na podobnosti medzi cirkadiánnymi systémami rôznych cicavcov by nové informácie o tom, ako tento systém funguje u myší, mohli viesť k novej liečbe porúch spánku a cirkadiánneho rytmu u ľudí.

Financovanie: Túto prácu podporila iniciatíva World First International Research Center Initiative (WPI) Ministerstva školstva, kultúry, športu, vedy a techniky (MEXT), granty Japonskej spoločnosti na podporu vedy (JSPS) v oblasti pomoci pre vedecký výskum. (KAKENHI), a Japonská vedecká a technologická agentúra (JST) pre základný výskum. Evolučná veda a technológia (CREST), Japonská agentúra pre lekársky výskum a vývoj (AMED), JSPS DC2 Grant, Univerzita Tsukuba Typ A Program podpory základného výskumu a financovanie popredného svetového programu inovatívneho výskumu a vývoja v oblasti vedy a techniky (program I).

Táto výskumná správa o cirkadiánnom rytme

autor: tlačová kancelária
zdroj: Univerzita Tsukuba
komunikácia: Tlačová kancelária – Univerzita Tsukuba
obrázok: Obrázok je vo verejnej doméne

Pôvodné vyhľadávanie: Uzavretý prístup.
„SIK3–HDAC4 v suprachiazmatickom jadre reguluje načasovanie vzrušenia na začiatku tmy a cirkadiánnu periódu u potkanovMasashi Yanagisawa a kol. PNAS

Súhrn

SIK3–HDAC4 v suprachiazmatickom jadre reguluje načasovanie vzrušenia na začiatku tmy a cirkadiánnu periódu u potkanov

Cicavce vykazujú cirkadiánne cykly spánku a bdenia pod kontrolou suprachiazmatického jadra (SCN), ako je napríklad fáza intenzívneho bdenia, ktorá je uzamknutá až do nástupu fázy tmy u laboratórnych potkanov.

Tu ukazujeme, že nedostatok soľou stimulovanej kinázy 3 (SIK3) v neurónoch produkujúcich kyselinu gama-aminomaslovú (GABA) alebo v neurónoch produkujúcich noradrenalín S (NMS) oneskoril vrcholnú fázu bdelosti a predĺžil behaviorálny cirkadiánny cyklus za 12 hodín. . Svetlý: 12-hodinový tmavý stav (LD) a konštantný tmavý stav (DD) bez zmeny denného množstva spánku.

Naproti tomu indukcia mutovanej alely je ziskom funkcie sek 3 v GABAergických neurónoch vykazovali pokročilú aktivitu a kratšie cirkadiánne obdobie. Strata SIK3 v neurónoch produkujúcich arginín (AVP) predĺžila biologický cyklus, ale vrcholná fáza bdelosti bola podobná ako u kontrolných myší.

Heterozygotný deficit históndeacetylázy (HDAC)4, substrátu SIK3, skracuje biologický cyklus, zatiaľ čo myši s HDAC4 S245A, ktoré sú odolné voči fosforylácii prostredníctvom SIK3, majú fázu oneskoreného vrcholu vzrušenia. Expresie génu pre jadrové hodiny v neskorej anafáze boli detegované v pečeni myší bez SIK3 v GABAergických neurónoch.

Tieto výsledky naznačujú, že dráha SIK3-HDAC4 reguluje dĺžku cirkadiánneho obdobia a načasovanie excitácie NMS-pozitívnymi neurónmi v SCN.