В текущем выпуске PLOS Genetics есть увлекательная статья о роли гена Gnas в регуляции сна REM и NREM. В статье представлена международная команда, включающая группы, базирующиеся в Отделе неврологии и технологий мозга, Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, Italy; Медицинский научно-исследовательский совет Млекопитающих Генетика Unit, Harwell, Соединенное Королевство, и Отдел Интегративной Биологии и Физиологии, Университет Миннесоты, Миннеаполис, Миннесота, Соединенные Штаты Америки.
Авторы (Lassi G, Ball ST, Maggi S, Colonna G, Nieus T и др. (2012) Потеря Gnas Imprinting по-разному влияет на сон и познание REM / NREM у мышей. Genet 8 PLOS (5): e1002706. doi: 10.1371 / journal.pgen.1002706) сообщают, что состояния сна REM и NREM дифференциально модулируются выраженным в материнской форме гена Gnas.
Обычно мыши, как и многие другие млекопитающие, включая нас, демонстрируют импринтинг локуса Gnas.
Что такое импринтинг? В настоящее время известно, что около 100 транскриптов в геноме млекопитающих и ряд некодирующих РНК, как известно, являются импринтинговыми генами. Эпигенетическая метка, возникающая во время гаметогенеза и связанная с метилированием ДНК доменов, богатых CpG, и изменение хроматина, приводит к смещению в экспрессии генов между наследственными генами, отнесенными к материнской и отцовской. Таким образом, импринтированный ген выражается в зависимости от родителя происхождения; то есть, передается ли она материнской или отцовской линией.
Этот факт чрезвычайно важен для теории эволюции состояний сна у млекопитающих, так как существуют некоторые явно определенные эволюционные модели геномного импринтинга. Самая известная из них – модель генетического конфликта Дэвида Хейга.
Чтобы значительно упростить очень сложную модель, конфликтная теория импринтинга предполагает, что импринтинг развился из-за конфликта в репродуктивных интересах между полами. Гены, выраженные по признаку пола, имеют тенденцию к снижению регуляции и сохранению энергетических ресурсов организма, тогда как гены, выраженные отцом, склонны противодействовать эффектам выраженных по признаку материи генов.
Теперь Gnas (локус в этой статье) кодирует стимулирующую субъединицу G-белка, которая облегчает производство циклических AMP и других связанных с энергией метаболических процессов. Но авторы разработали модель мыши, которая демонстрирует потерю импринтинга Gnas. Затем они измеряли процессы сна и поведенческого обучения у этих мышей. Сон измерялся с помощью имплантированных электродов, и поведенческое реагирование измерялось с помощью современного автоматизированного обучения и парадигмы кондиционирования страха для мышей.
Основной вывод, о котором сообщалось в статье, заключался в том, что мыши, у которых была потеря импринтинга Gnas, показали аномально улучшенные показатели сна NREM и ненормальное увеличение активности REM.
Авторы предлагают разумную идею о том, что сон частично помогает регулировать энергетический гомеостаз, и поэтому состояния сна могут быть так глубоко подвергнуты влиянию экспрессии гена, как Gnas.
Похоже, что физиологические состояния сна были приведены, по крайней мере частично, под контроль отпечатанных генов.
Но теперь эта идея и факт несут в себе потенциально важные последствия для науки сна и расстройств сна.
Если на функции сна могут влиять силы генетического конфликта, тогда мы, вероятно, увидим некоторые странные явления, связанные со сном, так же, как и на других аренах, где господствует генетический конфликт (например, сексуальное поведение). Кроме того, многие нарушения сна могут быть глубоко подвержены влиянию генетических механизмов, которые не подчиняются классическим менделевским правилам наследования.
Интересно, что, как часто отмечалось, синдром Прадера-Вилли (PWS) и синдром Ангельмана (AS) демонстрируют противостоящие импринтинговые профили и противоположные фенотипы сна. PWS ассоциируется с чрезмерной сонливостью и REM-нарушениями сна, такими как периоды REM сна, REM-фрагментация, вторжение REM в сон стадии 2 и короткие задержки в REM. И наоборот, AS связан с сокращением сна.
Ласси и др. Статья представляет собой потенциально важный шаг вперед в понимании этих сложных расстройств сна и поведения.
