SUMMARY The sleep and circadian systems act in concert to regulate sleep-wake timing, yet the molecular mechanisms that underpin their interaction to induce sleep remain unknown. Synaptic protein phosphorylation, driven by the kinase SIK3, correlates with sleep pressure, however it is unclear whether these phosphoproteome changes are causally responsible for inducing sleep. Here we show that the light-dependent activity of SIK1 controls the phosphorylation of a subset of the brain phosphoproteome to induce sleep in a manner that is independent of sleep pressure. By uncoupling phosphorylation and sleep induction from sleep pressure, we establish that synaptic protein phosphorylation provides a causal mechanism for the induction of sleep under different environmental contexts. Furthermore, we propose a framework that details how the salt-inducible kinases regulate the synaptic phosphoproteome to integrate exogenous and endogenous stimuli, thereby providing the molecular basis upon which the sleep and circadian systems interact to control the sleep-wake cycle.

ABSTRACT Background and Purpose Serotonergic psychedelic drugs are under renewed investigation for the potential treatment of several psychiatric disorders. While all serotonergic psychedelics have 5-HT 2A receptor activity, the explanation for why some 5-HT 2A receptor agonists are not psychedelic is unknown. To address this question, we investigated the 5-HT 2A receptor signalling bias and efficacy of a panel of psychedelics and non-psychedelics. Experimental Approach G -coupled (Ca 2+ and IP) and β-arrestin2 signalling effects of eight chemically diverse psychedelics (psilocin, 5-MeO-DMT, LSD, mescaline, 25B-NBOMe and DOI) and non-psychedelics (lisuride and TBG) were characterised using SH-SY5Y cells expressing recombinant human 5-HT 2A receptors. Measurements of signalling efficacy and bias were derived from dose-responses curves for each agonist, compared to 5-HT. Follow-up experiments sought to confirm the generality of findings using rat C6 cells expressing endogenous 5-HT 2A receptors. Key Results In SH-SY5Y cells, all psychedelics were partial agonists at both 5-HT 2A receptor signalling pathways and none showed significant signalling bias. In comparison, in SH-SY5Y cells the non-psychedelics lisuride and TBG were not distinguishable from psychedelics in terms of biased agonist properties, but both exhibited the lowest 5-HT 2A receptor signalling efficacy of all drugs tested, a result confirmed in C6 cells. Conclusion and Implications In summary, all psychedelics tested were unbiased, partial 5-HT 2A receptor agonists. Importantly, the non-psychedelics lisuride and TBG were discriminated from psychedelics, not through biased signalling but rather by relatively low efficacy. Thus, 5-HT 2A receptor signalling efficacy and not bias provides a possible explanation for why some 5-HT 2A receptor agonists are not psychedelic.

ABSTRACT Sleep and circadian rhythm disruption (SCRD), as encountered during shift work, increases the risk of respiratory viral infection including SARS-CoV-2. However, the mechanism(s) underpinning higher rates of respiratory viral infection following SCRD remain poorly characterised. To address this, we investigated the effects of acute sleep deprivation on the mouse lung transcriptome. Here we show that sleep deprivation profoundly alters the transcriptional landscape of the lung, causing the suppression of both innate and adaptive immune systems, disrupting the circadian clock, and activating genes implicated in SARS-CoV-2 replication, thereby generating a lung environment that promotes viral infection and associated disease pathogenesis. Our study provides a mechanistic explanation of how SCRD increases the risk of respiratory viral infections including SARS-CoV-2 and highlights therapeutic avenues for the prevention and treatment of COVID-19.