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Los investigadores ponen a cero hacia adentro en gen del sueño

Poniendo a cero hacia adentro en los mecanismos celulares del sueño, investigadores de la base en la universidad de la Facultad de Medicina de Wisconsin han determinado por primera vez una única mutación de gen que tiene un efecto potente sobre el periodo de sueño de las moscas del vinagre del tiempo.

En su estado normal, el gen de la Drosophila (mosca del vinagre), llamado Shaker, produce un canal que controle el flujo del potasio en las células, un proceso del ión que afecte crítico, entre otras cosas, a actividad eléctrica en neuronas. Un puñado de estudios recientes sugiere que los canales del potasio también estén implicados en la generación de sueño en seres humanos.

Denunciado en la aplicación del 28 de abril la naturaleza, los puntos que encuentran a los nuevos enfoques a tratar irregularidades del sueño hacia adentro ser-de ascender sueño restaurativo a prolongar vela.

“Esta investigación ofrece la posibilidad de desarrollar una nueva clase de las composiciones que podrían afectar a los canales del potasio en el cerebro bastante que otros sistemas químicos del cerebro apuntados actualmente,” dice al Dr. Clara Cirelli, profesor adjunto del autor importante de la psiquiatría en la Facultad de Medicina de UW.

Profesor Barry Ganetsky, probablemente el experto de la genética de UW-Madison del mundo en el gen del agitador, era un colaborador en el estudio. El Dr. Julio Tononi, profesor de la Facultad de Medicina de UW de psiquiatría, era el autor mayor en el papel.

La mayoría del sueño de la gente siete a ocho horas a la noche, y si se privan de sueño, su funcionamiento cognoscitivo sufre grandemente. Sin embargo, algunas personas hacen bien con apenas tres o cuatro horas de rasgo del sueño-uno que parezca ejecutarse en familias.

“Quisimos determinar qué genes son la base de este fenómeno para verter la luz en los mecanismos y las funciones del sueño,” a Tononi decimos.

El estudio de Wisconsin se centra en los factores de los cuales la duración del sueño del mando en comparación con la sincronización cuando ocurre el sueño, que es regulado por el sistema circadiano, Tononi observa. “Los mecanismos moleculares dominantes que controlan la sincronización circadiana del sueño se entienden bien, pero los detalles sobre el mecanismo homeostático que regula la cantidad de sueño han sido no entendibles,” él dice.

En una búsqueda de cuatro años, noche y día, investigadores revisó 9.000 moscas del vinagre transformadas, muchas de ellas proveyeron por el laboratorio de Ganetsky, y encontraron una línea de ellas que una mitad dormido de la cantidad de moscas normales. Despache una serie de pruebas, las moscas el corto-dormir, nombradas minisleep (mns), fueron encontrados para realizarse normalmente y no aparecía ser empeorado por la privación del sueño. Los mns vuelan, sin embargo, tenga vidas más cortas.

Después de la prueba, los investigadores notaron la sacudida en los tramos de las moscas como los insectos recuperados de anestesia. La observación llevó a las personas a centrarse en el gen del agitador, que produce este efecto. Sin embargo, el trabajo principal del agitador en mosca-y en su equivalente en seres humanos--es controlar la excitabilidad de las membranas celulares.

Análisis genético de las moscas de los mns, conducto por Daniel Bushey, una persona postdoctoral que trabaja con las personas de Tononi, reveladoras que sus genes del agitador contuvieron una única mutación del aminoácido. Debido a la mutación, un canal funcional del ión no se podría formar en la membrana celular y el potasio por lo tanto no podría atravesarla.

Cuando los investigadores primero probaron moscas con el gen del agitador, encontraron que algunas de ellas con otras mutaciones eran durmientes normales. Pero estas moscas se convirtieron en durmientes cortos cuando los investigadores quitaron modificantes genéticos de su genoma.

“Esto nos informó que las fuerzas genéticas activan difícilmente contra este fenotipo para hacerlo ineficaz,” Cirelli dice. El “ser un durmiente corto no es probablemente una buena cosa. Sabemos que la mutación de los mns afecta a mortalidad, pero no estamos seguros cómo.”

En estudios anteriores, las personas de Tononi descubrieron que duermen las moscas del vinagre, de hecho.

“Cuanto más comportamientos observamos, en términos de sueño, cuanto más que encontramos que el sueño en moscas del vinagre estamos muy, muy similar al sueño en mamíferos,” Cirelli dice.

Como seres humanos, las moscas del vinagre están reservadas e inmóviles por entre seis y 12 horas cada noche y pierden generalmente la mayor parte de su capacidad de responder a los estímulos, los investigadores encontraron. Cuando están privados de sueño, los seres humanos y sus contrapartes coas alas rebotan en la noche siguiente durmiendo más de largo y más profundamente. Las moscas también duermen más en su juventud que más adelante en vida, cuando se hace fragmentos su sueño, como con los seres humanos.

En otros estudios, los científicos también observaron que el cafeína tiene los mismos efectos estimulantes sobre sueño del ser humano y de la mosca, y que los genes similares están expresados en ambas especies cuando están despiertos y dormidos. Las personas de Tononi también conducto EEGs en las moscas y encontraron pruebas de los mismos cambios electrofisiológicos que ocurrían durante sueño y vela que en seres humanos.

“Los cambios eléctricos en seres humanos parecen diferentes que hacen en moscas porque nuestros cerebros se ordenan diferentemente,” Cirelli dicen. “Solamente el EEGs mostró cambios electrofisiológicos significando que las moscas estaban dormidas y despiertas.”

En mamíferos el sello de la producción de los cambios agita, o las oscilaciones de los grupos de neuronas, descubiertos fácilmente por EEG. Las ondas son más lentas durante sueño profundo y más rápidas durante despertar épocas. Una manera de conseguir del más rápido al estado más lento está abriendo los canales del ión, permitiendo que el potasio los atraviese.

“Nuestra hipótesis es que si usted no tiene canales del potasio, usted no conseguirá ondas lentas,” Cirelli dice. “La membrana celular seguirá activada, previniendo largos periodos de profundamente, el sueño no-REM.”

Los investigadores dicen que la investigación de la mosca traduce a los seres humanos aún más que ellos pensaron que. Los “seres humanos tienen la misma clase de genes y de canales del potasio. Y conocemos que las ondas lentas se deben generar por los cambios en la excitabilidad de las membranas celulares de la neurona, a” Cirelli decimos.

Los “cambios del potasio pueden tener una influencia enorme en sueño en seres humanos.”

El sueño es una actividad altamente compleja e implica probablemente muchos genes, algunos de los cuales es más influyente que otros, dicen Cirelli. “Creemos que este gen es muy potente porque actúa en el camino común final y tiene la capacidad de cambiar la excitabilidad de neuronas.”