充足的睡眠对我们日常的生活和工作很重要，但睡眠不足几乎成为现代人的通病。
当我们没有睡好的时候，就会觉得大脑不能很好的运转，难以集中注意力，脾气变得暴躁。随着清醒时间不断延长，枕头和床对你的吸引力也变得难以抗拒。
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睡眠不足对大脑的影响是为神经生物学家所熟知的。昼夜节律以及相关激素的调控让我们在睡眠的过程中得以放松，同时伴随DNA的修复和身体自我补给。
长期的睡眠不足对学习、记忆、认知、情绪都有一定程度的影响。然而对昼夜节律在大脑调控中的分子机制研究并不深入，这些因素在我们睡着之后是如何相互作用以使大脑恢复活力的，我们仍然还不清楚。
10月，国际顶刊《Science》上发表的两篇论文将焦点放在了神经元之间的突触上。其中一篇文章是《The forebrain synaptic transcriptome is organized by clocks but its proteome is driven by sleep》。
另一篇文章《Sleep-wake cycles drive daily dynamics of synaptic phosphorylation》。
突触是神经元与神经元之间的连接点，是神经元之间信息传递的基础，对学习与记忆至关重要。同时突触在分子水平上非常复杂，兴奋性突出中有>1,000个基因编码突触后蛋白。因此这些蛋白质的表达差异可能会增加大脑内突触多样性的可能，进而对认知功能产生一定的影响。
与其他组织不同，神经元能将RNA运输到树突和轴突，并在那里进行局部翻译，这种机制需要生理和环境需求的协调。
研究人员表示，这些神经元之间的交流节点，是我们为睡眠所做的内部准备和我们的睡眠相关行为的影响交汇的地方。新的发现表明，在缺乏睡眠的情况下，相关蛋白质周期及磷酸化也会出现变化。
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University of Zurich药理学和毒理学研究所的Sara B. Noya和她的同事们发现，在老鼠体内，生物钟调节着节律相关的指令，控制转录本和相关蛋白质节律性变化。
Noya的研究小组发现，和哺乳动物其他器官的基因表达节律相同，在24小时内转录本和蛋白质在黄昏和黎明达到高峰。而这两个阶段的转录本显示了生物功能节律性的划分，黎明前的转录与新陈代谢和翻译有关，而黄昏前的转录与突触的结构与功能相关。这些存放的分子为睡眠时突触的快速更新和正常运作奠定了基础。
Noya和她的同事发现了在有规律的睡眠-觉醒周期中，这些指令生成的蛋白质在黎明和黄昏时也显示出最高产量。然而，睡眠剥夺的小鼠中细胞仍然出现了转录本，但却消除了相关蛋白质。这一结果意味着睡眠调节了最后的蛋白质生成步骤。
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而在另一篇论文中，University of Munich和Max Planck Institute of Biochemistry的Franziska Bruning和她的同事们探索了生物节律驱动下蛋白质磷酸化的相关变化。
昼夜节律相关磷酸化能够控制外周器官的蛋白周期变化。磷酸分子的附着或移除就像一个开关，开启或关闭蛋白质的功能，因此研究人员仔细观察了大脑中这一过程。
他们发现，磷酸化蛋白质的节律水平也有个明显的峰值分别是在夜晚由清醒到睡眠这一阶段中和清晨由睡眠到清醒的阶段中。
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和之前的实验结果相似，睡眠剥夺几乎完全消除了突触中两个磷酸化周期的峰值。研究人员认为，突触节律性变化的分子过程是由磷酸化控制的，如在黎明时突触抑制，在黄昏时突触兴奋。而睡眠不足会导致前脑突触98%的节律性磷酸化缺失。
参与者两篇文章的作者之一Maria Robles说，区分蛋白质生成和活动的不同阶段的发现让人大开眼界，揭示出大脑有一种很好的方式来控制这些分子。
University of Pennsylvania和Perelman School of Medicine的神经科学家Akhilesh B. Reddy，虽然并没有参加这项实验，但他认为这两项实验将焦点放在突触上，能够在对睡眠与记忆力的巩固上有一些提示。
他说，尽管这些研究是在老鼠身上进行的，但事实证明，这些动物的大脑是相当可靠的人类大脑的替代品。虽然通过这两篇文章，我们对这一方面的知识有了新的认识，但这并不意味着基于这些发现，提高记忆力和认知能力的干预措施将在不久的将来出现。
参考资料：
/article/sleep-deprivation-shuts-down-production-of-essential-brain-proteins/DOI: 10.1126/science.aav2642DOI: 10.1126/science.aav3617DOI:10.3969/j.issn.1000-1336..04.019/10.1016/j.neuron..07.007
编辑/审核：Andy博士
