La primera pantalla genética imparcial para defectos del sueño en ratones ha producido dos mutantes interesantes, Sleepy, que duerme en exceso, y Dreamless, que carece de sueño de movimiento ocular rápido REM. Los hallazgos son el primer paso para descubrir la bioquímica que controla lacambiar de la vigilia al sueño, dicen los investigadores.
Aunque el sueño es esencial para la vida y pasamos un tercio de nuestras vidas haciéndolo, la función del sueño y la fisiología que lo regula, siguen siendo misterios de larga data en biología. Los investigadores han planteado la hipótesis de que hay una sustancia que se acumula cuando nosotrosestán despiertos y luego tienen que ser dados de alta o recuperados mientras dormimos ". Pero aún no entendemos esos procesos", dijo el investigador del HHMI Joseph Takahashi, del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas en Dallas.
Para abordar estos problemas, Takahashi y el ex investigador del HHMI Masashi Yanagisawa, ahora profesor del Instituto Internacional de Medicina Integral del Sueño de la Universidad de Tsukuba en Japón, decidieron adoptar un enfoque exploratorio imparcial. En lugar de comenzar con una hipótesis sobre genes específicoseso podría estar involucrado, los investigadores introdujeron mutaciones genéticas aleatorias en más de 8,000 ratones y los examinaron usando electroencefalografía EEG para determinar cuáles tenían sueño anormal como resultado de las perturbaciones genéticas.
"La barrera en el pasado ha sido que es un proceso muy laborioso. Para realizar un examen genético, debe estar preparado para examinar miles de animales antes de encontrar algo interesante, y la mayoría de las personas simplemente no están dispuestas a medir EEG en milesde ratones ", explicó Takahashi. Pero al optimizar los métodos quirúrgicos, los electrodos y el software para analizar los EEG de manera automatizada, los investigadores pudieron llevar a cabo la primera pantalla genética imparcial de esta magnitud para detectar defectos del sueño en ratones, que informaronen la edición de esta semana de Naturaleza .
Los investigadores identificaron dos mutaciones, que llamaron Sleepy y Dreamless, y posteriormente las mapearon en ubicaciones en el genoma del ratón. Los ratones soñolientos, que necesitan aproximadamente un tercio más de sueño que los ratones normales, portan una mutación en el gen de la quinasa Sik3.Sik3 quinasa puede fosforilar muchas proteínas, es probable que esté involucrada en muchas vías de señalización, lo que hace que sea más difícil de caracterizar.
Para investigar por qué los ratones Sleepy necesitan dormir más, los investigadores examinaron el reloj circadiano en ratones Sleepy, pero no encontraron una alteración del ritmo circadiano. Probaron si los ratones tenían defectos en su sistema de excitación estimulándolos con el medio ambiente p. Ej.,una nueva jaula y estímulos farmacológicos p. ej., cafeína y modafinilo, pero descubrieron que los ratones tenían respuestas normales de excitación. Llegaron a la conclusión de que los ratones dormidos tenían una mayor necesidad de sueño, pero las razones fisiológicas para eso no estaban claras ".sigue siendo un misterio, pero lo que esperamos es que esta quinasa sea quizás la llave, la llave inicial de esta gran puerta ", dijo Yanagisawa.
Los ratones sin sueños, que han reducido el sueño de movimientos oculares rápidos REM, llevan una mutación en un canal de sodio. Comprender los efectos de la mutación sin sueños fue más sencillo. La mutación aumenta la conductividad de un canal de sodio con fugas que anteriormente se conocíaregular la excitabilidad neuronal. Las poblaciones neuronales que terminan el sueño REM tienen demasiada excitabilidad, dijo Yanagisawa, razón por la cual los ratones han reducido el sueño REM.
Los investigadores son optimistas de que la pantalla producirá más mutantes con defectos del sueño para investigar. "Realmente esperamos que esto esté abriendo algunos misterios ... esto es solo el comienzo", dijo Yanagisawa.
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Materiales proporcionado por Instituto Médico Howard Hughes . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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