Los investigadores internacionales liderados por la Universidad de Tsukuba utilizan el enfoque de detección genética para identificar mutaciones que afectan el sueño / vigilia en ratones; la cantidad de sueño de movimiento ocular rápido REM y el sueño no REM están regulados por las proteínas NALCN y SIK3, respectivamente.
Tsukuba, Japón - El sueño es un comportamiento esencial de los animales que se observa tanto en vertebrados como en invertebrados. El sueño de los mamíferos se compone de ciclos estrictamente controlados de sueño de movimiento ocular rápido REM y sueño no REM. Investigaciones recientes han identificado redes neuronales endiferentes partes del cerebro que nos cambian entre la vigilia, el sueño REM y el sueño no REM. Sin embargo, el mecanismo molecular que regula estos interruptores era desconocido.
Investigadores centrados en la Universidad de Tsukuba examinaron ratones que portaban mutaciones aleatorias para aislar a aquellos con anormalidades del sueño / vigilia. Este proceso de detección a gran escala identificó fenotipos del sueño y genes mutados que revelaron roles para dos proteínas en la regulación de la necesidad del sueño y el mantenimiento de períodos de REMdormir.
El trabajo anterior identificó genes que controlan el sueño en moscas portadoras de mutaciones aleatorias, pero los experimentos equivalentes en ratones son técnicamente más desafiantes debido al requerimiento de medidas de actividad eléctrica cerebral en el sueño / vigilia y el hecho de que muchos mecanismos redundantes están involucrados en la regulación del sueño.
Los investigadores utilizaron mutagénesis química para introducir mutaciones aleatorias en ratones. Las observaciones de los ratones identificaron un pedigrí mutante, denominado sueño , con un tiempo de sueño prolongado. Se demostró que este pedigrí porta una mutación en el Sik3 gen, que codifica una enzima SIK3 expresada en las neuronas del cerebro que controla otras proteínas.
"Nos dimos cuenta de eso sueño los mutantes mostraron una respuesta exagerada a la privación del sueño ", dice el primer autor Hiromasa Funato." Examinar los cerebros de los ratones privados de sueño reveló cambios en la fosforilación de los aminoácidos dentro de la proteína SIK3. Estos cambios fueron alterados por el Sik3 mutación en sueño ratones, por eso tienen una mayor necesidad de sueño "
Se identificó un segundo fenotipo del sueño con un período de sueño REM acortado e inestable ". Este pedigrí mutante, denominado sin sueños , lleva una mutación en el Nalcn gen, que codifica un canal iónico pensado para controlar la excitabilidad neuronal ", dice el coautor Chika Miyoshi." El sin sueños la mutación causa un aumento de la conductancia iónica a través del canal y una mayor actividad de las neuronas que terminan en REM, lo que es compatible con la inestabilidad del sueño REM ".
Genes relacionados con Sik3 en Drosophila y también se demostró que los gusanos nematodos están involucrados en la regulación de la cantidad de comportamientos parecidos al sueño en estos animales, mientras que una mutación en a Nalcn relacionado Drosophila se descubrió que el gen controlaba un cambio circadiano en la excitabilidad neuronal. Estas funciones conservadas en los genes de invertebrados muestran la importancia de controlar el sueño en todos los animales.
"Esperamos que el descubrimiento de estos genes clave sea solo el comienzo de nuestro largo viaje hacia la caja negra de la regulación del sueño", dice el autor principal Masashi Yanagisawa. "Es sorprendente que no sepamos casi nada sobre la simple cuestión de qué es"somnolencia" físicamente en nuestro cerebro. Comenzaremos con estos genes y trataremos de resolver el gran misterio ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Tsukuba . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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