Один з білків, який відповідає за захист від бактеріальних інфекцій у дрозофіл, сприяє також засипанню і міцному сну, пишуть вчені в статті, опублікованій в. Вироблення цього білка посилюється всього в двох нейронах мозку мушок при довгому пильнуванні, а також при бактеріальній інфекції. Результати дослідження
Сон регулюється циркадними ритмами і гомеостатичною системою. Циркадні ритми впливають на періоди сну і пильнування протягом доби. Робота гомеостатичної системи пов'язана з накопиченням факторів, що викликають непереборне бажання спати. Гомеостатичні механізми спрацьовують при занадто тривалому пильнуванні, або при додатковій потребі у сні під час хвороби. Багато речовин сприяють збудженню - ацетилхолін, дофамін, гістамін, октопамін. І тільки гамма-аміномасляна кислота (ГАМК) достовірна пов'язана зі збільшенням сну. Знань про конкретні речовини, що викликають сон, досі недостатньо.
Хірофумі Тода (Hirofumi Toda) з Пенсільванського університету в США і його колеги провели генетичний скринінг понад восьми тисяч генів звичайної дрозофіли () і виявили один ген, активність якого пов'язана зі збільшенням тривалості сну. Вчені назвали цей ген () від японського слова «сон». Для оцінки впливу цього гена на сон вчені за допомогою технології CRISPR/Cas9 отримали лінії дрозофіл з пошкодженим геном і з підвищеним рівнем експресії цього гена порівняно з диким типом.
Дрозофіли сплять в основному вночі, але сієста у них теж є. За допомогою системи відеоспостереження автори поспостерігали за сном мушок. Надмірна експресія гена збільшила тривалість денного і нічного сну порівняно з контрольною групою. Щоб перевірити, як експресія впливає на глибину сну, автори спробували розбудити мушок під час нічного сну. Від механічного впливу прокинулися 94 відсотки мух з контрольної групи і тільки 18 відсотків з групи з посиленою експресією. При цьому деякі мухи з підвищеною експресією були млявими і рухалися повільно порівняно з контролем.
Від спалаху світла під час нічного сну прокинулися менше 40 відсотків мух з контрольної групи, ще менше мух з підвищеною експресією і більше 60 відсотків мух з пошкодженим геном. При цьому після пробудження мухи з пошкодженим геном були активніше контрольної групи і їм знадобилося більше часу, щоб знову заснути. Таким чином, білоквлює як на глибину сну, так і на процес засипання.
При зараженні дрозофіл бактеріями і i, контрольна група і мухи з посиленою експресією проспали значно довше, ніж мушки з пошкодженим геном. Виживаність у дрозофіл з підвищеним рівнем експресії була значно вищою, ніж у контрольній групі. При цьому збільшення сну і виживаності мушок були пов'язані саме з процесами в мозку - збільшення експресії nur в жировій тканині не зробило впливу. Автори досліджували антибактеріальні властивості. Виявилося, що у фізіологічній концентрації ефективно вбиває бактерії або
Щоб побачити рівень експресії і локалізацію його продукту в мозку, автори вставили методом ген білка зв'язується затемс флуоресцентним білком замість кодуючої послідовності Так що його синтез був під контролем промотора гена. Експресія гена збільшувалася біля дрозофіл, яким не давали спати. При дослідженні за допомогою флуоресцентного мікроскопа продукти транскрипції виявлялися тільки в одному нейроні в кожній півкулі мозку. Враховуючи таке крихітне місце локалізації, автори припускають, що боротьба з бактеріями більш ефективна при високій експресії nur за рахунок благотворного впливу довгого сну на імунну систему.
Сонливість і втома є симптомами багатьох розладів, у тому числі тривожних розладів і депресії. Ці симптоми можуть бути пов'язані з порушенням регуляції нормального адаптивного механізму, який викликає сон у відповідь на стресові впливи. Нещодавно, вчені знайшли генетичний зв'язок між безсонням і депресією.