Люди проводят почти треть своей жизни во сне, но сон по-прежнему остается одной из самых непреходящих загадок биологии. Мало что известно о том, какие генетические или молекулярные силы вызывают потребность в сне – до сих пор. В исследовании более 12000 линий плодовых мушек исследователи из Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании обнаружили единственный ген, называемый немури, который увеличивает потребность во сне. Эти результаты опубликованы сегодня в журнале Science.
Белок NEMURI борется с микробами благодаря присущей ему антимикробной активности и секретируется клетками мозга, чтобы обеспечить длительный глубокий сон после инфекции.
"Хотя общепринято считать, что сон и исцеление тесно связаны, наше исследование напрямую связывает сон с иммунной системой и дает возможное объяснение того, как сон увеличивается во время болезни," сказал старший автор Амита Сегал, Ph.D., профессор нейробиологии и директор программы Penn’s Chronobiology.
Без гена немури мух было легче возбуждать во время ежедневного сна, и их острая потребность в более продолжительном сне, вызванная недосыпанием или инфекцией, уменьшалась. С другой стороны, лишение сна, которое увеличивает потребность во сне, и в некоторой степени инфекция стимулировали экспрессию немури в небольшом наборе нейронов мух, расположенных рядом с известной структурой мозга, способствующей засыпанию. Избыточная экспрессия немури увеличивала сон у инфицированных бактериями мух и приводила к увеличению их выживаемости по сравнению с неинфицированными контрольными мухами.
В ответ на инфекцию NEMURI, по-видимому, убивает микробы, наиболее вероятно, в периферических частях тела плодовой мухи, и увеличивает сон за счет своего действия в головном мозге. Исследователи предполагают, что некоторые молекулы, такие как NEMURI, который представляет собой антимикробный пептид (AMP), обладают множеством функций, которые помогают бороться с инфекцией, но его роль, способствующая засыпанию, может быть не менее важной для защиты хозяина, учитывая, что увеличение количества сна во время болезни способствует выживанию. мухи.
Более того, авторы отмечают, что цитокины, такие как интерлейкин-1 (IL-1), молекула иммунных клеток, участвуют в сне человека. IL-1 может действовать тем же путем, что и AMP, и он накапливается после длительного бодрствования и, по-видимому, способствует засыпанию. У млекопитающих цитокины могут индуцировать продукцию AMP, но AMPS также может влиять на экспрессию цитокинов. Учитывая эту взаимосвязанную взаимосвязь, исследователи заключают, что NEMURI является рабочим звеном между иммунной функцией и сном.
"Белок NEMURI является истинным стимулом для правильного сна в условиях повышенной потребности во сне, например, когда мы больны," сказал первый автор Хирофуми Тода, Ph.D., докторант в лаборатории Сегала. "На следующем этапе нашей работы мы планируем исследовать механизм, с помощью которого NEMURI вызывает сон."