Universeller Signalweg gefunden, der den Schlaf reguliert

Universeller Signalweg gefunden, der den Schlaf reguliert
Universeller Signalweg gefunden, der den Schlaf reguliert
Anonim

Schlafende Würmer können den Menschen viel beibringen, ein Begriff, der in der Kinderserie „Sesamstraße“berühmt wurde, in der Oscar der Grouch seinem Haustierwurm Slimy oft Gute-Nacht-Geschichten vorliest. Basierend auf Forschungen mit eigenen Würmern hat ein Team von Neurobiologen der Brown University und mehreren anderen Institutionen nun herausgefunden, dass „Notch“, ein grundlegender Signalweg, der bei allen Tieren vorkommt, beim Fadenwurm C. elegans direkt am Schlaf beteiligt ist.

"Dieser Weg spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung aller Tierarten", sagte Anne Hart, außerordentliche Professorin für Neurowissenschaften am Brown.„Die Tatsache, dass dieser hochgradig konservierte Weg reguliert, wie viel diese kleinen Tiere schlafen, deutet stark darauf hin, dass er bei anderen Tieren, einschließlich Menschen, eine entscheidende Rolle spielen wird. Die Gene in diesem Weg werden im menschlichen Gehirn exprimiert.“

Die Arbeit, die am 24. Mai in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht wird, bietet neue Erkenntnisse darüber, was den Schlaf steuert. Die Hauptautoren sind Komudi Singh, ein Postdoktorand am Department of Neuroscience der Brown University, und Michael Chao, ein ehemaliges Mitglied des Hart-Labors, der jetzt außerordentlicher Professor an der California State University-San Bernardino ist.

"Wir verstehen den Schlaf so wenig wie wir das Bewusstsein verstehen", sagte Hart, der leitende Autor der Zeitung. „Uns ist nicht klar, warum Schlaf erforderlich ist, wie Tiere in einen Schlafzustand gelangen, wie der Schlaf aufrechterh alten wird oder wie Tiere aufwachen. Wir versuchen immer noch herauszufinden, was auf zellulärer und molekularer Ebene entscheidend ist."

Letztendlich, fügte Hart hinzu, könnten Forscher dieses Wissen nutzen, um präzisere und sicherere Schlafhilfen zu entwickeln.

"Wir haben nur einige wirklich stumpfe Werkzeuge, die wir verwenden können, um Schlafmuster zu ändern", sagte sie. "Aber es gibt definitiv Nebenwirkungen, den Schlaf so zu manipulieren, wie wir es jetzt tun."

Geheimnisvolles Nickerchen

Hart erkannte zum ersten Mal, dass Notch-Pathway-Gene für den Schlaf wichtig sein könnten, als ihre Gruppe ein völlig anderes Verh alten untersuchte. Sie untersuchte die Wirkung dieses Weges auf die Abneigung der Nematoden gegenüber einer übel riechenden Substanz namens Octanol. Was sie herausfand und auch im Current Biology-Artikel berichtet, ist, dass erwachsene Nematoden ohne Notch-Pathway-Gene (wie osm-11) ihre Notch-Rezeptoren ausgesch altet haben und daher Octanol nicht wie normale Würmer meiden.

Aber sie war schockiert, als sie feststellte, dass die erwachsenen Nematoden, in denen das osm-11-Gen überexprimiert war, etwas ziemlich Bizarres taten.„Normalerweise verbringen erwachsene Nematoden ihre ganze Zeit in Bewegung“, sagte sie. „Aber diese Tiere fangen plötzlich an, spontan ‚Nickerchen‘zu machen. Das war das Seltsamste, was ich in meiner Karriere gesehen habe."

Nematodenschlaf ist nicht genau derselbe wie bei größeren Tieren, aber diese Würmer gehen beim Häuten in einen ruhigen, schlafähnlichen Zustand. Die Würmer mit zu viel Osm-11 dösten, obwohl sie es nicht sollten.

Andere Experimente zeigten, dass Würmer, denen osm-11 und die verwandten osm-7-Gene fehlten, hyperaktiv waren und doppelt so viele Körperbeugungen pro Minute zeigten wie normale Nematoden.

Die Geschichte wurde klar. Je mehr Notch-Signalisierung eingesch altet war, desto schläfriger waren die Würmer. Wenn es unterdrückt wird, gehen sie auf Hochtouren und werden zu aktiv.

Beim Menschen heißt das Gen, das osm-11 am ähnlichsten ist, Deltalike1 (abgekürzt DLK1). Es wird in Regionen des Gehirns exprimiert, die mit dem Schlaf-Wach-Zyklus in Verbindung stehen.

Beyond Notch

Dieses Ergebnis allein reicht nicht aus, um direkt zur Entwicklung eines neuen Schlafmittels zu führen, nicht einmal für Würmer. Notch-Signalisierung ist an vielen verschiedenen Aktivitäten im Körper beteiligt, sagte Hart, von denen einige nicht gefördert werden sollten.

"Zu viel Notch-Signalisierung kann Krebs verursachen, also müssten wir bei der Manipulation sehr gezielt vorgehen", sagte sie. „Einer der nächsten Schritte, die wir unternehmen werden, ist, uns die spezifischen Schritte in der Notch-Signalisierung anzusehen, die für Erregung und Ruhe relevant sind.“

Die Konzentration auf diese Schritte könnte Nebenwirkungen minimieren, sagte Hart.

Zusätzlich zu Hart, Singh und Chao waren Mark Corkins, Melissa Walsh und Emma Beaumont, eine Praktikantin an der University of Bath, weitere Autoren von Brown. Autoren, die am Massachusetts General Hospital arbeiteten, waren Gerard Somers, Hidetoshi Komatsu, Jonah Larkins-Ford, Tim Tucey und Heather Dionne. Der Autor Douglas Hart kommt vom Massachusetts Institute of Technology und der Autor Shawn Lockery von der University of Oregon.

Die National Institutes of He alth und das Massachusetts General Hospital haben die Forschung finanziert.

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