撰文丨王聪
裁剪丨王多鱼
排版丨水成文
寝息是动物体内由日夜节拍和稳态经由共同转机的一项艰苦生理行为。在果蝇、小鼠、狗和东说念主类身上接受的遗传学容貌已被证明在揭示调控寝息的基因方面相称灵验。举例，包括在看守剖释方面发现的食欲素（也叫作念下丘脑泌素）极端受体，以及在转机寝息方面发现的盐指引激酶 3（SIK3）。
由于寝息只可在动物身上进行测量，而无法在分子层面进行，因此该限制的商议东说念主员齐依靠电生理学和遗传学来开启果蝇和小鼠寝息分子及机制的商议。
2024年12月30日，饶毅诠释团队在 Cell 子刊Cell Chemical Biology上发表了题为： Calcineurin: An essential regulator of sleep revealed by biochemical, chemical biological, and genetic approaches 的商论说文 。
该商议以对寝息至关艰苦的激酶的磷酸化位点为靶点，接受生归天学和化学生物学容貌，发现盐指引激酶 3（SIK3） 第 469 位苏氨酸被丙氨酸取代（T469A）的小鼠的寝息时辰加多。钙调神经磷酸酶（CaN）在体外和体内均可使 SIK3 的 T469 和 S551 位点去磷酸化，但 T221 位点不受影响。敲除 CaN 的转机亚基PPP3R1，可使小鼠每天的寝息时辰减少超越 5 小时，这超越了总共已知的基因突变对小鼠寝息时辰的窜改。
该商议 揭示了钙调神经磷酸酶（CaN） 在寝息中具相要津的生理作用，并首创了生化纯化和化学生物学行为商议寝息的灵验容貌。
对寝息机制的商议传统上依赖于电生理学和遗传学。由于只可通过行动不雅察和物理妙技来测量总共这个词动物的寝息，因此莫得通过生化和化学生物学容貌来开展寝息商议。
在评估了这些政策的上风和局限性之后，饶毅团队决定尝试两种容貌：一种是接受经典纯化容貌的生化容貌，另一种是接受化学生物学容貌的化学生物学容貌。商议团队的首个靶标底物是SIK3，此前筑波大学的柳泽正史团队以及饶毅团队还是发现其位点特异性磷酸化对寝息转机相称艰苦。
由于SIK3中特定的磷酸化位点约略指令寝息需求并参与寝息转机，商议团队以该卵白行为底物，通过生归天学容貌轻狂其调控因子，然后测试这些体外磷酸化的生化调控因子是否也能调控动物的寝息。
卵白质磷酸化在不同的寝息-醒悟关系情景下有所不同。哺乳动物的寝息被合计与 PKA、ERK、AMPK、CaMKIIα、CaMKIIβ、JNK、SIK3、SIK1、SIK2，以及 LKB1 关系。 CaMK2b 基因敲除小鼠每天的寝息时辰减少超越 2小时，多于其他已知基因突变。
对于哺乳动物寝息中的卵白磷酸酶（PPase），现在仍知之甚少。20 世纪 70 年代发现的一种卵白质Calcineurin（CaN），直到 80 年代才笃定其行为磷酸酶的功能。CaN（钙调神经磷酸酶） 是独逐一种由钙离子（Ca2+） 和钙调卵白（CaM）激活的磷酸酶，它是一种二聚体，由催化亚基钙调神经磷酸酶A（PPP3CA、PPP3CB 或 PPP3CC）和转机亚基钙调神经磷酸酶B（PPP3R1 或 PPP3R2）构成。PPP3CA、PPP3CB 和 PPP3R1 在体内大量抒发，而 PPP3CC 和 PPP3R2 在睾丸中阐述艰苦作用。PPP3CA 是大脑中含量最丰富的催化亚基，而 PPP3R1 则是含量最丰富的转机亚基。
在笃定 SIK3 中一个特定磷酸化位点：苏氨酸（T）469的艰苦性后，商议团队开动寻找 SIK3 的卵白磷酸酶（PPase）。固然SIK1和SIK2中丝氨酸（S）551等效位点的缺失导致了与 SIK3 中 S551 位点功能增益调换的表型，但商议团队发现，Sik1 或 Sik2 基因的缺失并不影响小鼠的寝息。因此，商议团队重心温柔 Sik3 基因。
SIK3 在 T469 和 S551 位点的 PKA 磷酸化加多了 SIK3 与 14-3-3 卵白的相互作用。14-3-3 卵白结合扼制 SIK3，而 T469 或 S551 的缺失加多了 SIK3 信号传导。T469 的磷酸化的功能真理未知。
在这项最新商议中，商议团队构建了 SIK3 第 469 位的苏氨酸到丙氨酸突变（T469A），并发现 T469A 小鼠的寝息加多。
咱们接受了两种容貌来寻找 SIK3 的 T469 和 S551 位点的卵白磷酸酶（PPase）：一种是经典的生归天学容貌，即从东说念主 HEK293T 细胞中纯化 T469 和 S551 的卵白磷酸酶；另一种是化学生物学容貌，即在小鼠脑中对与 SIK3 相互作用的卵白质进行光交联。这两种容貌齐发现了PPP3CA——钙调神经磷酸酶（CaN）的催化亚基。
体外履行标明，在存在钙离子（Ca2+）、钙调卵白（CaM）和 PPP3R1 的情况下，PPP3CA 约略使磷酸化的 T469 和 S551 去磷酸化。PPP3CA 无法使磷酸化的 T221 位点去磷酸化，而该位点的磷酸化可促进 SIK3 的活性，以辅导寝息需求并促进寝息。
在敲低 PPP3CA、PPP3CB 或 PPP3R1 的 HEK293T 细胞中，Ca 2+ 离子载体指引的 T469 和 S551 位点的去磷酸化受到扼制，但 T221 位点的去磷酸化未受影响。当敲低 PPP3CA 或 PPP3R1 时，T469 和 S551 位点的磷酸化在小鼠脑内加多，而 T221 莫得加多。PPP3CA敲低的小鼠，每天寝息时辰减少了马虎3小时，PPP3R1敲低的小鼠，每天寝息时辰减少超越 5 小时，这超越了总共已知基因突变导致的小鼠寝息变化。
通过测量寝息变化的进程，钙调神经磷酸酶（CaN）成为现在发现的最艰苦的寝息调控因子。商议团队暗示，该商议收效发现了对寝息至关艰苦的分子，闪现了生归天学和化学生物学（以及遗传学）在寝息商议方面的惊东说念主力量。
论文迷惑：
https://www.cell.com/cell-chemical-biology/abstract/S2451-9456(24)00513-0
