حفظ الوقت: فهم الساعة الرئيسية في الدماغ

ملخص: تكشف الدراسة عن مسار جزيئي جديد يساعد في تنظيم التوازن وإيقاعات النوم في الدماغ.

مصدر: جامعة تسوكوبا

تعرض معظم الكائنات الحية إيقاعًا يوميًا ، والذي يكرر ساعة داخلية كل 24 ساعة. الآن ، اكتشف باحثون من اليابان تفاصيل جديدة حول العمليات الجزيئية التي تحكم إيقاعات النوم / الاستيقاظ في الفئران.

في دراسة نُشرت مؤخرًا ، كشف باحثون في جامعة تسوكوبا أن جزيءًا رئيسيًا يشارك في توازن النوم (يُسمى SIK3 أو كيناز 3 المحفز بالملح) يلعب دورًا مهمًا في السلوك اليومي.

يمكن للحيوانات تعديل دورة 24 ساعة من الضوء والظلام على حد سواء من الناحية السلوكية والفسيولوجية من خلال التغييرات في نواة suprachiasmatic (SCN) ، ساعة الدماغ الرئيسية التي تزامن إيقاعات مختلفة في الجسم. ومع ذلك ، فإن الوظائف البيولوجية داخل اللجنة الفرعية للتغذية التي تدفع اليقظة المعتمدة على الوقت لم يتم توصيفها بالكامل ؛ يهدف فريق البحث إلى معالجة هذا.

يوضح المؤلف الرئيسي للدراسة الأستاذ ماساشي ياناكيزاوا أن “معظم الحيوانات تظهر ذروة في النشاط عند نقطة معينة في الدورة اليومية”. “منذ أن وجد أن الـ SCN ينظم النوم واليقظة في أوقات معينة من اليوم ، أردنا أن نتحرى عن الخلايا العصبية المتميزة التي تنظم هذه العملية.”

للقيام بذلك ، قام فريق البحث بالتلاعب جينيًا بمستويات SIK3 في مجموعات محددة من الخلايا العصبية في SCN للفئران. بعد ذلك ، درسوا النوم والسلوكيات اليومية في الفئران ، أي متى ومدة نشاط الفئران اعتمادًا على دورة الضوء والظلام.

يقول البروفيسور ياناجيساوا: “وجدنا أن SIK3 في SCN يؤثر على طول الدورة اليومية ووقت ذروة الاستيقاظ دون تغيير مقدار النوم اليومي”.

ذكرت مجموعة البحث سابقًا أن SIK3 ، جنبًا إلى جنب مع LKB1 (جزيء منبع لـ SIK3) و HDAC4 (هدف مهم لـ SIK3) ، ينظمان مدى وعمق النوم في الخلايا العصبية الجلوتاماتيكية. الآن ، اكتشفوا أن مسار SIK3-HDAC4 يعدل طول الفترة اليومية من خلال الخلايا العصبية المنتجة لـ NMS ويساهم في إيقاعات النوم / الاستيقاظ.

يعد طول الفترة السلوكية ووقت ذروة النشاط من المكونات الرئيسية لإيقاع الساعة البيولوجية. بالنظر إلى أوجه التشابه بين الأنظمة اليومية للثدييات المختلفة ، فإن المعلومات الجديدة حول كيفية عمل هذا النظام في الفئران قد تؤدي إلى علاجات جديدة للنوم واضطرابات إيقاع الساعة البيولوجية لدى البشر.

تمويل: تم دعم هذا العمل من قبل مبادرة مركز الأبحاث العالمي الأول (WPI) من وزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا (MEXT) والجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (JSPS) المنح في المعونة للبحث العلمي . (KAKENHI) ، المعهد الياباني للعلوم والتكنولوجيا (JST) البحث الرئيسي في العلوم التطورية والتكنولوجيا (CREST) ​​، الوكالة اليابانية للبحث والتطوير الطبي (AMED) ، منحة JSPS DC2 ، برنامج دعم البحوث الأساسية بجامعة تسوكوبا من النوع A والتمويل من World in Science and Technology Scheme لقيادة البحث والتطوير المبتكر (المخطط الأول).

حول هذه الأخبار البحثية إيقاع الساعة البيولوجية

مؤلف: المكتب الصحفي
مصدر: جامعة تسوكوبا
اتصال: المكتب الصحفي – جامعة تسوكوبا
صورة: الصورة في المجال العام

البحث الأصلي: وصول مغلق.
“ينظم SIK3-HDAC4 في النواة فوق التصالبية توقيت ظهور الظلام واستقراء الفترة اليومية في الفئران.“Masashi Yanagisawa et al. PNAS

ملخص

ينظم SIK3-HDAC4 في النواة فوق التصالبية توقيت ظهور الظلام واستقراء الفترة اليومية في الفئران.

تُظهر الثدييات دورات يومية من النوم واليقظة تحت سيطرة النواة فوق التصالبية (SCN) ، مثل مرحلة الاستيقاظ القوية المغلقة في بداية المرحلة المظلمة في فئران التجارب.

نوضح هنا أن نقص كيناز 3 المحرض للملح (SIK3) في حمض جاما أمينوبوتيريك (GABA) – الخلايا العصبية أو الخلايا العصبية المنتجة للنوروميدين S (NMS) يؤخر مرحلة الذروة من اليقظة ويطيل الدورة اليومية السلوكية بمقدار 12- ح. الضوء: حالة مظلمة لمدة 12 ساعة (LD) وحالة مظلمة ثابتة (DD) دون تغيير مقدار النوم اليومي.

في المقابل ، تحريض أليل متحور لاكتساب الوظيفة Sig3 كشف عن بداية نشاط محسن وفترة زمنية أقصر في الخلايا العصبية GABAergic. كان لفقدان SIK3 في الخلايا العصبية المنتجة للأرجينين فاسوبريسين (AVP) دورة يومية مطولة ، لكن مرحلة الذروة من اليقظة كانت مماثلة لتلك الخاصة بالفئران الضابطة.

نقص متغاير الزيجوت في هيستون ديستيلاز (HDAC) 4 ، ركيزة SIK3 ، تقصر الدورة البيولوجية ، في حين أن الفئران ذات HDAC4 S245A المقاومة للفسفرة بواسطة SIK3 أخرت مرحلة الذروة من اليقظة. تم الكشف عن تعبيرات جينية على مدار الساعة الأساسية متأخرة الطور في كبد الفئران التي تفتقر إلى SIK3 في الخلايا العصبية GABAergic.

تشير هذه النتائج إلى أن مسار SIK3-HDAC4 ينظم طول الفترة اليومية وتوقيت الإثارة بواسطة الخلايا العصبية الإيجابية لـ NMS في SCN.