Белок CaMKIIβ контролирует переход между сном и бодрствованием

Исследователи из Токийского университета (профессор Хироки Уэда, доцент Дайсукэ Тоне, лектор Кодзи Одэ и Цяньхуэй Чжан) установили, что протеинкиназа CaMKIIβ, обильно экспрессируемая в нейронах, участвует в продлении сна, облегчая его наступление и подавляя пробуждение.

Ранее та же группа учёных в 2016 году сообщала, что CaMKIIα и CaMKIIβ — это протеинкиназы, способствующие сну, и выдвинула фосфорилирующую гипотезу сна, согласно которой фосфорилирование белков может быть молекулярным драйвером сонливости. Однако конкретные функции и механизмы этих киназ в регуляции сна оставались неизвестными.

Известно, что CaMKIIβ имеет несколько сайтов фосфорилирования, и её функция модулируется в зависимости от их состояния. Чтобы это исследовать, учёные создали серию мутантов CaMKIIβ у мышей, имитирующих фосфорилированное состояние в разных сайтах.

Ключевые результаты:

• В специфическом состоянии фосфорилирования CaMKIIβ способствовала переходу от бодрствования ко сну.
• При введении второго или третьего аналогично "фосфорилированного" варианта в эту же молекулу CaMKIIβ подавлялся переход от состояния сна к бодрствованию.

Исследование, опубликованное в PLOS Biology, показывает, что CaMKIIβ функционирует на каждом этапе многоступенчатого процесса, продлевающего сон (индукция и поддержание), в зависимости от своего состояния фосфорилирования.

Значение работы: Многие существующие снотворные действуют на этапы, связанные с засыпанием. Эта работа частично раскрывает механизмы как индукции, так и поддержания сна, что даёт ключи к разработке более совершенных методов контроля сна, направленных именно на его поддержание.

Работа выполнена в рамках проекта ERATO (JST) "Биологическое время Уэды", целью которого является системное изучение циркадных ритмов сна и бодрствования от уровня молекул до целого организма.