In der aktuellen Ausgabe von PLOS Genetics gibt es ein faszinierendes Papier über die Rolle des Gnas Gens bei der Regulation von REM und NREM Schlaf. Der Artikel stammt von einem internationalen Team, das sich aus Arbeitsgruppen zusammensetzt, die an der Abteilung für Neurowissenschaften und Brain Technologies, Istituto Italiano di Tecnologia, Genua, Italien, angesiedelt sind. das Medical Research Council Säugetiergenetik-Einheit, Harwell, Vereinigtes Königreich, und die Abteilung für Integrative Biologie und Physiologie, Universität von Minnesota, Minneapolis, Minnesota, Vereinigte Staaten von Amerika.
Die Autoren (Lassi G, Ball ST, Maggi S, Colonna G, Nieus T, et al. (2012) Verlust von Gnas Imprinting beeinflusst REM / NREM Schlaf und Kognition bei Mäusen. PLoS Genet 8 (5): e1002706. Doi: 10.1371 / journal.pgen.1002706) berichten, dass REM- und NREM-Schlafzustände durch das mütterlich exprimierte geprägte Gen Gnas differentiell moduliert werden.
Normalerweise weisen Mäuse, wie viele andere Säugetiere einschließlich uns, eine Prägung des Gnas-Locus auf.
Was ist Prägung? Gegenwärtig sind ungefähr 100 Transkripte im Säugetiergenom und eine Anzahl von nicht-kodierenden RNAs als Imprinting-Gene bekannt. Eine epigenetische Markierung, die während der Gametogenese auftritt und DNA-Methylierung von CpG-reichen Domänen und Chromatin-Veränderung involviert, führt zu einer Verzerrung der Genexpression zwischen mütterlich und väterlich vererbten geprägten Genen. Somit wird ein eingeprägtes Gen in Abhängigkeit von dem Ursprungsursprung ausgedrückt; das heißt, ob es von der mütterlichen oder väterlichen Linie übertragen wird.
Diese Tatsache ist extrem wichtig für eine Theorie der Evolution von Schlafzuständen in Säugetieren, da es einige explizit definierte evolutionäre Modelle der genomischen Prägung gibt. Das berühmteste davon ist David Haigs genetisches Konfliktmodell.
Um ein sehr komplexes Modell zu stark zu vereinfachen, legt die Konflikttheorie der Prägung nahe, dass sich die Prägung aufgrund von Konflikten in reproduktiven Interessen zwischen den Geschlechtern entwickelt hat. Maternal exprimierte Gene neigen dazu, energetische Ressourcen eines Organismus herunterzuregulieren und zu konservieren, während väterlich exprimierte Gene dazu tendieren, den Wirkungen der mütterlich exprimierten Gene entgegenzuwirken.
Nun kodiert Gnas (der in dieser Veröffentlichung in Rede stehende Genort) für die stimulatorische G-Protein-Untereinheit, die die Produktion von zyklischem AMP und anderen energiebezogenen Stoffwechselprozessen erleichtert. Die Autoren konstruierten jedoch ein Mausmodell, das einen Abdruck von Gnas zeigt. Sie maßen dann Schlaf- und Verhaltenslernprozesse in diesen Mäusen. Der Schlaf wurde mit implantierten Elektroden gemessen, und die Verhaltensreaktion wurde mit modernen automatisierten Lern- und Angstkonditionierungsparadigmen für Mäuse gemessen.
Der grundlegende Befund, über den in der Arbeit berichtet wurde, war, dass die Mäuse, die einen Imprinting-Verlust von Gnas aufwiesen, abnormal erhöhte Indizes von NREM-Schlaf und abnormaler DIMUNITION der REM-Aktivität aufwiesen.
Die Autoren bieten die begründete Annahme, dass der Schlaf teilweise dazu beiträgt, die Energiehomöostase zu regulieren, und deshalb können Schlafzustände durch die Expression eines Gens wie Gnas so stark beeinflusst werden.
Es scheint dann, dass die Physiologie des Schlafzustands zumindest teilweise unter Kontrolle von geprägten Genen gebracht wurde.
Aber jetzt hat diese Idee und Tatsache potentiell wichtige Implikationen für die Schlafforschung und Schlafstörungen.
Wenn Schlaffunktionen durch Kräfte des genetischen Konflikts beeinflusst werden können, werden wir wahrscheinlich einige bizarre Phänomene im Zusammenhang mit Schlaf sehen – genau wie in anderen Bereichen, in denen genetische Konflikte vorherrschen (z. B. sexuelles Verhalten). Darüber hinaus können viele Schlafstörungen durch genetische Mechanismen, die nicht den klassischen mendelschen Erbregeln folgen, stark beeinflusst werden.
Interessanterweise zeigen das Prader-Willi-Syndrom (PWS) und das Angelman-Syndrom (AS) oft widersprüchliche Prägungsprofile und gegensätzliche Schlafphänotypen. PWS ist mit übermäßiger Schläfrigkeit und REM-Schlafanomalien wie REM-Perioden im Schlaf, REM-Fragmentierung, Intrusion von REM in Schlaf 2 und kurzen Latenzen mit REM assoziiert. Umgekehrt ist AS mit einer Verringerung des Schlafs verbunden.
Die Studie von Lassi et al. Stellt einen potenziell großen Fortschritt beim Verständnis dieser komplexen Schlaf- und Verhaltensstörungen dar.
