Выводы улучшают понимание того, как регулируется сон, процесс, о котором мы знаем на удивление мало о нем, несмотря на его явное значение. В долгосрочной перспективе, эти результаты показывают, что Nmu может выступать в качестве потенциального кандидата на новые методы лечения для решения расстройства сна.
Документ, описывающий новый процесс отбора и его результаты появился в журнале Neuron. Дэвид Пробер, доцент биологии Калифорнийского технологического института, начал свою работу в качестве стипендиата Гарвардского университета, и продолжает работу в Калифорнийском технологическом институте с 2009 года. Соавторами являются Синди Чу, бывший аспирант в лаборатории Prober, и Джейсон Рихел, который сотрудничал с Prober в Гарварде и теперь имеет свою собственную лабораторию в Университетском колледже Лондона, как сообщает издание ToDay News Ufa со ссылкой на исследования американской группы ученых.
«Сон является таинственным процессом», говорит Пробер. «Мы проводим треть нашей жизни во сне, ему подвержено каждое животное со сложной нервной системой, поэтому он должен быть важным. Но мы до сих пор не понимаем, почему мы это делаем или как это регулируется». Генетика – это мощный метод, который может помочь определить генетическую основу такого поведения.
Возможны мутации ДНК тысяч животных, что позволяет выявлять любые полученные физические или поведенческие различия, и определение, какой измененный ген повинен в этом. Однако этот подход хорошо работает для простых организмов, таких как плодовые мушки и черви, потому что их анатомия является относительно простой, но намного сложнее с позвоночными, такими как грызуны.
В последнее время появились эксперименты с рыбой Danio rerio, являющейся ценной модельной системой. По сравнению с мышью, с небольшой полосатой рыбой намного легче работать. Они не требуют большого пространства, быстро развиваются, демонстрируя сложное поведение, такое как охота, к тому времени им всего пять дней; они прозрачны во время их эмбриональной и личиночной стадии, что делает проще для исследователей отслеживание того, что происходит внутри их мозга.
Как и люди, данио имеют консолидированный сон в ночное время. Кроме того, «анатомическое и молекулярное сходство между мозгом рыбы-зебры и мозгом млекопитающих показывает, что основные нейронные цепи, регулирующие сон у рыб данио, сохраняются и в организме млекопитающих».
Вместо того, чтобы тестировать какие мутации ДНК отвечали за утраченные функции, исследователи использовали подход усиления функции. Затем они использовали компьютеризированные видео трекеры для отслеживания рыбы в течение нескольких дней, чтобы увидеть, какие гены влияют на сон. Далее была создана трансгенная рыба-зебра для каждого из генов, которые показывали сильное воздействие на сон с точки зрения генетики.
Этот трудоемкий подход дал вариант рыбы, где все клетки конкретного гена суперэкспрессированны в ответ на тепловой шок. В конце концов, оказалось, что самое значительное изменение в результате избыточной экспрессии этого гена, который также находится в организме млекопитающих, выражается в той части мозга, которая называется гипоталамус. Рыба с гиперэкспрессией Nmu гораздо более активна и днем и ночью, она почти не спит в этом случае, что показывает очень глубокую форму бессонницы.
Когда исследователи мутировали Danio, убрав Nmu, личинки были менее активны в течение дня. Взрослые рыбы без гена были особенно вялыми с утра. Как и люди, эти рыбки обычно начинают просыпаться в конце ночи, а затем становятся гораздо активнее. «Рыба без Nmu имеет дефектное поведение в ожидании рассвета», говорит Пробер. «Так что, похоже, что этот ген является особенно важным для перехода от ночного сна к дневному бодрствованию».
