Біологи визначили кілька кроків сигнального шляху, який регулює глибину і тривалість сну на рівні окремих нейронів. Експерименти на мишах показали, що сон можна контролювати, змінюючи активність одного ферменту.
Сон хвилює вчених з найдавніших часів. Вони досі пробують розібратися з тим, для чого він потрібен, як влаштований, як регулюється і впливає на стан людини і тварин. У новій роботі команда з Університету Цукуби дослідила ці процеси на рівні окремих генів і білків, які регулюють їх активність. Це дозволило намацати кілька ключових ланок в ланцюжку реакцій, контролюючих тривалість і глибину сну. Стаття японських вчених опублікована в журналі Nature.
Група професора Хіромаси Фунато (Hiromasa Funato) вивчила вплив різних мутацій на характер сну у піддослідних мишей. Робота показала, що мутації, які призводять до зниження активності ферменту гістондеацетилази 4 (HDAC4), змушують тварин спати довше і глибше, ніж миші з нормальним HDAC4. Цей білок бере участь в регуляції роботи безлічі генів, серед яких, мабуть, і ті, що запускають в нейронах внутрішньоклітинні механізми, пов’язані зі сном.
Зниження активності HDAC4 може бути викликане приєднанням фосфорної групи (фосфорилювання). При такій хімічній модифікації молекули HDAC4 виносяться з ядра клітини і не так помітно знижують активність її генів. Це підтвердили додаткові експерименти. У них вчені модифікували білок так, щоб ускладнювати його фосфорилювання, або блокували роботу іншого ферменту, SIK3, який проводить таку реакцію. Миші з подібними змінами дійсно спали менше звичайного. І навпаки, при штучному посиленні фосфорилювання HDAC4 сон подовжувався, ставав більш глибоким і спокійним.
Вчені визначили і наступний крок цього ланцюжка. Білок LKB1, який, у свою чергу, регулює роботу SIK3, також впливав на схему сну у досліджуваних тварин.
Штучно змінюючи кількості SIK3 і HDAC4 в різних клітинах мозку, біологи показали, що активність цих білків в корі великих півкуль визначає глибину сну, а в гіпоталамусі — його тривалість. Мабуть, ці ферменти впливають на збуджуючі нейрони: впливаючи на відповідні гени, вони пригнічують їх активність на час сну. Можливо, якщо вченим вдасться краще розібратися в роботі цього сигнального шляху, ми отримаємо абсолютно нові і більш ефективні препарати для боротьби з порушеннями сну.