阐明控制睡眠和清醒过渡的蛋白质

东京大学的HirokiUeda教授、DaisukeTone助理教授、讲师KojiOde和张千惠(当时的研究生四年级)表明，在神经元中表达的主要蛋白激酶CaMKIIβ通过通过促进入睡和抑制觉醒。

最近的几项研究表明，蛋白质磷酸化对睡眠调节很重要。上述研究组在2016年报道CaMKIIα和CaMKIIβ是促进睡眠的蛋白激酶，并提出蛋白磷酸化可能是嗜睡的分子驱动因素的可能性，并提出了睡眠的磷酸化假说。CaMKIIα和CaMKIIβ在脑神经细胞中大量表达，并已被广泛研究以显示它们在记忆等功能中的重要作用。然而，CaMKIIα和CaMKIIβ在睡眠控制中的功能和条件尚不清楚。

众所周知，CaMKIIβ具有多个磷酸化位点，并且其功能根据其磷酸化状态进行调节。因此，本研究组产生了一系列CaMKIIβ突变体。为此，在每个位点引入了模拟磷酸化状态的突变残基，并使用小鼠全面研究了CaMKIIβ磷酸化状态与睡眠调节之间的关系。研究人员发现，在特定的磷酸化状态下，CaMKIIβ促进了从清醒状态到睡眠状态的转变。此外，当以这种特定的磷酸化状态将另外的第二个或第三个类似的磷酸化变体引入CaMKIIβ时，从睡眠状态到清醒状态的转变被抑制。

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在现在发表在PLOSBiology上的本研究中，他们发现CaMKIIβ在多步过程的每一步都起作用，该过程根据其磷酸化状态延长睡眠时间(诱导和维持睡眠)。许多现有的催眠药作用于诱导睡眠的步骤。这项研究部分阐明了睡眠诱导和维持的机制，并为考虑更理想的旨在维持睡眠的睡眠控制方法提供了线索，而这迄今为止一直很困难。

该结果是上田生物计时项目下JST先进技术探索研究(ERATO)的一部分。在这个项目中，JST开发了一种基于系统生物学的方法，该方法使用睡眠-觉醒节律作为模型来促进人类理解。目的是获得与从分子到个体的生物时间有关的信息，就人类睡眠-觉醒周期而言。