Мутация, которая позволяет мало спать

Сон — явление очень сложное, мы до сих пор не знаем всех биохимических и генетических путей, через которые организм получает сигнал ко сну. Не вполне знаем и то, какие механизмы определяют продолжительность сна. Хотя ранее было описано несколько генетических вариантов, влияющих на длительность сна у животных и человека, в том числе мутация гена DEC2, позволяющая людям спать по шесть часов вместо положенных восьми. Но эта мутация явно не единственная.

Команда исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Франциско в поисках новых генов, влияющих на длительность сна, исследовала несколько семей, в которых наследовалась пониженная потребность в сне — способность спать на пару часов меньше, чем большинство людей. У малоспящих индивидов они обнаружили мутацию на 10-й хромосоме, в гене β1-адренорецептора (ADRB1). Мутация состояла в замене цитозина на гуанин в кодирующей последовательности, в результате чего в молекуле белка-рецептора на место аминокислоты аланина оказался валин.

β1-Адренорецептор работает в норадренергических нейронах, использующих для передачи нервного сигнала в синапсах нейромедиатор норадреналин. Давно показано, что норадренергическая система играет важную роль в регуляции сна. Различают несколько типов адренорецепторов, и если работа ɑ-адренорецепторов описана довольно подробно, то про β-адренорецепторы известно гораздо меньше.

Эксперименты, проведенные со срезами мозга мышей, продемонстрировали, что ген ADRB1 преимущественно экспрессируется в структуре ствола мозга под названием варолиев мост. А регистрация нейронной активности живых мышей показала, что норадренергические нейроны варолиева моста особенно активны при пробуждении и во время фазы быстрого сна.

Затем ученые получили мутацию ADRB1 у мышей и изучили ее влияние на поведение грызунов. Оказалось, что мутантные мыши стали спать меньше, чем контрольные животные, в среднем на 55 минут. Это было показано измерением их двигательной активности и регистрацией электроэнцефалограммы. Исследователи подтвердили, что норадренергические нейроны варолиева моста мутантных мышей увеличили свою активность, и что если их активировать искусственно, используя методы оптогенетики, мыши просыпаются.

Авторы работы делают вывод о важной роли β1-адренорецепторов в регуляции цикла сон-бодрствование. И, судя по всему, именно популяция нейронов варолиева моста с высоким содержанием β1-адренорецепторов способствует снижению потребности во сне носителей мутации ADRB1. Хотя это не означает, что только данный ген и данные нейроны определяют длительность сна.

«Сон – это сложное явление, говорит Луис Птачек, нейрофизиолог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. – Мы не думаем, что только один ген или одна область мозга говорят нашему организму, спать ему или бодрствовать. Это всего лишь один фрагмент общей картины».

Как бы то ни было, описанная мутация может стать перспективной клинической мишенью для того, чтобы контролировать сон и бодрствование и лечить различные нарушения сна.