Un solo gen puede interrumpir el ciclo de sueño-vigilia

Neuronas en el cerebro de drosophila marcadas con proteína verde fluorescente. Las partes más coloreadas resaltan los cuerpos de hongos, un centro clave para la regulación del sueño. Crédito: UNIGE

Todos los organismos vivos están sujetos a un ritmo biológico interno, que controla muchos procesos fisiológicos. En los humanos en particular, este reloj interno sigue un ciclo de 24 horas y ocurre incluso en ausencia de desencadenantes externos, como cambios en la luz o la temperatura. Utilizando el organismo modelo genético Drosophila melanogaster, un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza, ha descubierto que el gen Nf1 es esencial para la regulación del ciclo sueño-vigilia. Este gen también está implicado en una enfermedad genética común en humanos, la neurofibromatosis, que conduce a la formación de tumores en el sistema nervioso. Este descubrimiento podría ayudar a explicar ciertos síntomas observados en pacientes que padecen esta enfermedad, en particular, la alteración del sueño. Este trabajo se puede leer en la revista Nature Communications.

La mayoría de las funciones biológicas del organismo, como el ciclo sueño-vigilia, la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca, la presión arterial, la producción de hormonas, pero también las capacidades cognitivas, el estado de ánimo o la memoria, están reguladas por el ritmo circadiano, un ciclo de 24 horas. ciclo. Por lo tanto, es gracias a este reloj interno, ubicado en los humanos en el hipotálamo, que estamos más despiertos desde la mañana hasta el final del día, que nuestra temperatura corporal es significativamente más alta durante el día y que las contracciones intestinales son menores por la noche.

Todas las especies animales y vegetales tienen sus propios ritmos circadianos y el laboratorio de Emi Nagoshi, profesora del Departamento de Genética y Evolución de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, está utilizando Drosophila, la pequeña mosca que se encuentra en la fruta madura, estudiar en detalle los mecanismos que regulan estos relojes internos. Drosophila es un modelo de elección para la investigación genética: no solo la mosca y su genoma pueden manipularse muy fácilmente en el laboratorio, sino que muchos genes se conservan entre la mosca y los organismos superiores, lo que a menudo hace posible ampliar el alcance de los descubrimientos de moscas de la fruta a los humanos.

Monitoreo del sueño de las moscas de la fruta

Usando sensores infrarrojos que detectan los movimientos de las moscas contenidas en tubos, los científicos pueden analizar fácilmente sus ciclos de sueño y vigilia. Durante un período de 24 horas, las moscas duermen unas 10 horas por la noche y luego están activas todo el día, excepto por una siesta de unas 4 a 5 horas. Los biólogos estaban interesados en las moscas que tienen un ciclo de sueño-vigilia desregulado y cuya área particular del cerebro, llamada ‘cuerpo de hongo’ debido a su forma característica, está dañada. Analizaron la expresión de genes en esta área del cerebro de Drosophila sana. “Identificamos un gen, Nf1, cuya expresión fluctúa según las fases de sueño-vigilia de la mosca: su expresión aumenta cuando las moscas están despiertas, mientras que disminuye durante el sueño”, explica Blanca Lago Solis, investigadora del Departamento de Genética. y Evolución. Para confirmar el vínculo entre este gen y el ritmo circadiano, los biólogos observaron moscas que expresan débilmente este gen, independientemente de la hora del día. «Estas moscas están totalmente desreguladas y tienen muchas más fases de sueño», informa Blanca lago Solís.

Un vínculo potencial con la neurofibromatosis

La proteína NF1 está aguas arriba de una cascada reguladora que desencadena la liberación de calcio, que es necesario para la activación de las neuronas en los cuerpos de hongos del cerebro. La expresión de Nf1 provoca una mayor actividad de las neuronas en esta zona del cerebro durante el día que durante la noche, favoreciendo así la vigilia diurna. El homólogo humano de Nf1 es un gen que previene el desarrollo de tumores en el sistema nervioso. “Cuando una persona es portadora de una mutación en el gen Nf1, tiene neurofibromatosis, una enfermedad genética común que predispone al desarrollo de tumores del sistema nervioso. Uno de los síntomas de los pacientes con neurofibromatosis es la alteración del sueño, y será interesante explorar el papel potencial de Nf1 en este fenómeno», concluye Emi Nagoshi.

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‘¿Eso es un sándwich de tocino?’ Las moscas de la fruta reaccionan a los olores mientras duermen Más información: Pedro Machado Almeida et al, Neurofibromina 1 en neuronas del cuerpo de hongo media el impulso de la vigilia circadiana mediante la activación de la señalización cAMPPKA, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26031-2 Información de la revista: Nature Communications

Proporcionado por la Universidad de Ginebra Cita: Un solo gen puede interrumpir el sueño-vigilia ciclo (2021, 1 de octubre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-gene-disrupt-sleep-wake.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.