Cronobiologii de la Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) din München, Germania, arată în două articole din revista Science cât de critic este ciclul somn-veghe pentru proteina și dinamica fosforilării în sinapse pentru a-și regla activitatea.

cronobiologie

Ceasul intern controlează practic toate procesele fiziologice din corpul uman care prezic schimbări de mediu recurente zilnice, cum ar fi ziua și noaptea. Modul în care ritmul circadian și somnul influențează mecanismele moleculare la nivel celular din creier nu este încă pe deplin înțeles. Profesorul Maria Robles, șeful unui grup de cercetare la Institutul de Psihologie Medicală din LMU München, arată în două articole recente publicate în revista Science cum ciclurile de somn și trezire, mai degrabă decât ceasul circadian, conduc ciclurile de abundență a proteinelor, precum și fosforilarea în proteinele sinaptice pentru a orchestra dinamica activității sinaptice în creier. „Munca noastră arată că ciclurile somn-veghe joacă un rol central în reglarea temporală a multor aspecte ale funcțiilor sinaptice”, spune Maria Robles.

Cronobiologul LMU și grupul ei de cercetare folosesc proteomica cantitativă bazată pe spectrometrie de masă pentru a profila de dinamica zilnică a proteinelor și a fosforilării in vivo sinapselor izolate din creierul anterior al șoarecelui. Pentru studiile din știință, echipa a investigat modul în care proteomul sinaptic și fosfoproteomul sunt modelate dinamic pe parcursul zilei și modul în care acesta este afectat de lipsa de somn. Într-un studiu, grupul arată că, într-o zi normală, o pătrime din cele 8.000 de fosforilări din multe proteine ​​sinaptice critice oscilează cu două vârfuri principale: unul când șoarecii se trezesc și al doilea chiar înainte de a adormi.

„Acest lucru sugerează că fosforilarea sinaptică joacă un rol cheie în reglarea funcției sinaptice, în special la tranzițiile somn-veghe-somn”, spune Maria Robles. Acest model caracteristic de fosforilare pare să reflecte acumularea și disiparea presiunii de somn și trezire, deoarece privarea de somn a abolit aproape complet ritmurile de fosforilare sinaptică. „Studiul nostru arată că procesele sinaptice cheie, de la menaj până la plasticitate, sunt reglate temporar prin fosforilare, ca răspuns atât la presiunea de somn, cât și la trezire”, spune Maria Robles.

În cel de-al doilea studiu publicat în același număr al Științei, același grup, în colaborare cu un grup de la Universitatea din Zurich (Steve Brown), a arătat că abundența sinaptică a proteinelor este, de asemenea, modelată ritmic de ciclurile somn-veghe. În special, au demonstrat că activitatea sinaptică declanșează producția ciclică de proteine ​​din moleculele mesager care se acumulează ritmic la sinapsele de-a lungul zilei. În timp ce producția de proteine ​​depinde complet de ciclurile de veghe-somn, moleculele mesager se deplasează și se acumulează în sinapse predominant ca răspuns la mecanismele circadiene.