Menjaga Waktu: Memahami Jam Induk Otak

ringkasan: Studi tersebut mengungkapkan jalur molekuler baru yang membantu mengontrol homeostasis dan ritme tidur di otak.

sumber: Universitas Tsukuba

Sebagian besar organisme menampilkan ritme sirkadian, yaitu jam internal yang berulang setiap 24 jam. Sekarang, para peneliti dari Jepang telah menemukan detail baru tentang proses molekuler yang mengatur ritme tidur/bangun pada tikus.

Dalam studi yang baru-baru ini diterbitkan, para peneliti dari University of Tsukuba mengungkapkan bahwa molekul kunci yang terlibat dalam homeostasis tidur (disebut SIK3, atau salt-inducible kinase 3) juga berperan penting dalam perilaku sehari-hari.

Hewan mampu beradaptasi dengan siklus 24 jam terang dan gelap dalam hal perilaku dan fisiologi melalui perubahan pada nukleus suprakiasmatik (SCN), jam utama di otak yang menyinkronkan berbagai ritme dalam tubuh. Namun, aktivitas biologis dalam SCN yang menginduksi waktu terjaga spesifik belum sepenuhnya dicirikan; Tim peneliti bertujuan untuk mengatasi hal ini.

“Kebanyakan hewan menunjukkan aktivitas puncak pada titik tertentu dalam siklus biologis,” jelas penulis utama studi Profesor Masashi Yanagisawa. “Karena SCN diketahui mengatur tidur dan terjaga pada waktu-waktu tertentu dalam sehari, kami ingin menyelidiki neuron berbeda yang mengontrol proses ini.”

Untuk melakukan ini, tim peneliti memanipulasi tingkat SIK3 secara genetik pada populasi saraf tertentu di SCN tikus. Selanjutnya, mereka memeriksa perilaku tidur dan sirkadian pada tikus, seperti kapan dan berapa lama tikus menunjukkan aktivitas dalam kaitannya dengan siklus terang-gelap.

“Kami menemukan bahwa SIK3 di SCN dapat memengaruhi panjang siklus sirkadian dan waktu aktivitas bangun puncak, tanpa mengubah jumlah tidur harian,” kata Profesor Yanagisawa.

Tim peneliti sebelumnya melaporkan bahwa SIK3 berinteraksi dengan LKB1 (molekul hulu SIK3) dan HDAC4 (target penting SIK3) di neuron glutamatergik untuk mengatur jumlah dan kedalaman tidur. Sekarang, mereka telah menemukan bahwa jalur SIK3-HDAC4 memodulasi panjang periode sirkadian melalui neuron penghasil NMS, dan berkontribusi pada ritme tidur/bangun.

Panjang periode perilaku dan waktu aktivitas puncak merupakan komponen penting dari ritme sirkadian. Mengingat kesamaan antara sistem sirkadian mamalia yang berbeda, informasi baru tentang cara kerja sistem ini pada tikus dapat mengarah pada pengobatan baru untuk gangguan tidur dan ritme sirkadian pada manusia.

Pendanaan: Pekerjaan ini didukung oleh Inisiatif Pusat Penelitian Internasional Pertama Dunia (WPI) dari Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Sains, dan Teknologi (MEXT), Hibah Masyarakat Jepang untuk Promosi Ilmu Pengetahuan (JSPS) dalam Bantuan untuk Penelitian Ilmiah (KAKENHI), dan Japan Science and Technology Agency (JST) untuk riset dasar Evolutionary Science and Technology (CREST), Japan Agency for Medical Research and Development (AMED), JSPS DC2 Grant, University of Tsukuba Type A Basic Research Support Program , dan Mendanai Program Riset dan Pengembangan Inovatif Terdepan di Dunia dalam Sains dan Teknologi (Program I).

Berita penelitian ini tentang ritme sirkadian

pengarang: kantor pers
sumber: Universitas Tsukuba
komunikasi: Kantor Pers – Universitas Tsukuba
gambar: Gambar berada di domain publik

Pencarian asli: Akses tertutup.
“SIK3-HDAC4 dalam nukleus suprachiasmatic mengatur waktu gairah saat onset gelap dan periode sirkadian pada tikusOleh Masashi Yanagisawa dkk. PNAS

ringkasan

SIK3-HDAC4 dalam nukleus suprachiasmatic mengatur waktu gairah saat onset gelap dan periode sirkadian pada tikus

Mamalia menunjukkan siklus sirkadian tidur dan terjaga di bawah kendali nukleus suprakiasmatik (SCN), seperti fase bangun kuat yang dikunci hingga permulaan fase gelap pada tikus laboratorium.

Di sini, kami menunjukkan bahwa defisiensi garam-stimulated kinase 3 (SIK3) pada neuron penghasil asam gamma-aminobutirat (GABA) atau neuron penghasil norepinefrin S (NMS) menunda fase puncak terjaga dan memperpanjang siklus sirkadian perilaku di bawah 12 jam. . Terang: keadaan gelap 12 jam (LD) dan keadaan gelap konstan (DD) tanpa mengubah jumlah tidur harian.

Sebaliknya, induksi alel yang bermutasi adalah keuntungan fungsi detik 3 dalam neuron GABAergik menunjukkan aktivitas lanjutan dan periode sirkadian yang lebih pendek. Hilangnya SIK3 pada neuron penghasil arginin (AVP) memperpanjang siklus biologis, tetapi fase puncak terjaga serupa dengan yang terjadi pada tikus kontrol.

Defisiensi histone deacetylase (HDAC) 4 heterozigot, substrat SIK3, memperpendek siklus biologis, sedangkan tikus dengan HDAC4 S245A, yang resisten terhadap fosforilasi oleh SIK3, memiliki fase gairah puncak yang tertunda. Ekspresi gen jam inti anafase akhir terdeteksi di hati tikus yang kekurangan SIK3 di neuron GABAergik.

Hasil ini menunjukkan bahwa jalur SIK3-HDAC4 mengatur panjang periode sirkadian dan waktu eksitasi oleh neuron NMS-positif di SCN.