Streszczenie: Naukowcy identyfikują rolę, jaką gen Pig-Q odgrywa w regulacji snu. Mutacje genu Pig-Q zwiększają sen.

Źródło: Texas A&M

Wysiłek badawczy z udziałem naukowców z Texas A&M University, Perelman School of Medicine na University of Pennsylvania i Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) wykorzystał ludzką genomikę do zidentyfikowania nowego szlaku genetycznego zaangażowanego w regulację snu od muszek owocowych do ludzi – powieść wgląd, który może utorować drogę nowym metodom leczenia bezsenności i innych zaburzeń związanych ze snem.

Alex Keene, genetyk i biolog ewolucyjny z Texas A&M, współpracował z Penn’s Allan Pack oraz Philipem Gehrmanem i CHOP’s Struan Grant nad przełomowymi badaniami, które zostały opublikowane w Postępy nauki.

„Podjęto ogromne wysiłki, aby wykorzystać badania genomiczne człowieka do znalezienia genów snu” – powiedział Keene.

„Niektóre badania obejmują setki tysięcy osób. Ale walidacja i testowanie na modelach zwierzęcych ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia funkcji. Osiągnęliśmy to tutaj, głównie dlatego, że każdy z nas wnosi inną dziedzinę wiedzy, która pozwoliła na najwyższą skuteczność tej współpracy”.

Keene mówi, że najbardziej ekscytującą rzeczą w pracy zespołu jest to, że opracowali rurociąg, zaczynając nie od organizmu modelowego, ale od rzeczywistych danych genomicznych człowieka.

„Istnieje mnóstwo badań asocjacyjnych całego genomu ludzkiego (GWAS), które identyfikują warianty genetyczne związane ze snem u ludzi” – powiedział Keene.

„Jednak ich walidacja była ogromnym wyzwaniem. Nasz zespół zastosował podejście genomiczne zwane mapowaniem wariantu do genu, aby przewidzieć geny, na które ma wpływ każdy wariant genetyczny. Następnie zbadaliśmy wpływ tych genów na muszki owocowe.

„Nasze badania wykazały, że mutacje w genie Pig-Q, który jest wymagany do biosyntezy modyfikatora funkcji białka, wydłużyły sen. Następnie przetestowaliśmy to na modelu kręgowca, danio pręgowanego, i znaleźliśmy podobny efekt. Dlatego u ludzi, much i danio pręgowanego Pig-Q jest związany z regulacją snu”.

Keene mówi, że kolejnym krokiem zespołu jest zbadanie roli wspólnej modyfikacji białka, biosyntezy kotwicy GPI, w regulacji snu. Ponadto zauważa, że ​​opracowany przez zespół rurociąg od człowieka do muszki owocowej, od danio pręgowanego pozwoli im funkcjonalnie ocenić nie tylko geny snu, ale także inne cechy powszechnie badane przy użyciu ludzkiego GWAS, w tym neurodegenerację, starzenie się i pamięć.

„Zrozumienie, w jaki sposób geny regulują sen i roli tego szlaku w regulacji snu, może pomóc odblokować przyszłe odkrycia dotyczące snu i zaburzeń snu, takich jak bezsenność” – powiedział Gehrman, profesor psychologii klinicznej w psychiatrii w Penn i psycholog kliniczny z Penn Chronobiology and Sleep Institute.

„Idąc dalej, będziemy nadal używać i badać ten system, aby zidentyfikować więcej genów regulujących sen, co może wskazać kierunek nowych metod leczenia zaburzeń snu”.

Badania Keene’a w jego laboratorium stowarzyszonym z Centrum Badań Zegarów Biologicznych leżą na przecięciu ewolucji i neuronauki, koncentrując się przede wszystkim na zrozumieniu mechanizmów neuronowych i ewolucyjnych podstaw snu, tworzenia pamięci i innych funkcji behawioralnych w modelach much i ryb.

W szczególności bada muszki owocowe (Drosophila melanogaster) i meksykańskie jaskiniowce, które straciły zarówno wzrok, jak i zdolność do spania, w celu zidentyfikowania genetycznych podstaw wyborów behawioralnych, które wpływają na choroby ludzkie, w tym otyłość, cukrzycę i choroby serca.

O tej genetyce i wiadomościach z badań nad bezsennością

Autor: Shana K. Hutchins
Źródło: Texas A&M
Kontakt: Shana K. Hutchins – Texas A&M
Obraz: Obraz jest w domenie publicznej

Zobacz też

Orginalne badania: Otwarty dostęp.
„Mapowanie wariantów do genów, a następnie genetyczne badania przesiewowe między gatunkami identyfikują biosyntezę kotwicy GPI jako nowy regulator snu” autorstwa Justina Palermo i in. Postępy nauki

Abstrakcyjny

Mapowanie wariantu do genu, a następnie genetyczne badanie przesiewowe między gatunkami identyfikuje biosyntezę kotwicy GPI jako nowy regulator snu

Badania asocjacyjne całego genomu (GWAS) u ludzi zidentyfikowały loci silnie związane z kilkoma dziedzicznymi chorobami lub cechami, jednak niewiele wiadomo na temat funkcjonalnych ról podstawowych wariantów przyczynowych w regulowaniu czasu trwania lub jakości snu.

Zastosowaliśmy strategię Capture C skoncentrowaną na ATAC-seq / promotorze w ludzkich progenitorach neuronalnych pochodzących z iPSC, aby przeprowadzić kampanię mapowania „od wariantu do genu”, która zidentyfikowała 88 kandydujących genów efektorowych snu połączonych z odpowiednimi sygnałami GWAS.

Aby funkcjonalnie zweryfikować rolę zaangażowanych genów efektorowych w regulację snu, przeprowadziliśmy specyficzny dla neuronów ekran interferencji RNA u muszki owocówki, muszka owocowa, a następnie walidacja u danio pręgowanego. W ramach tego podejścia zidentyfikowano szereg genów regulujących sen, w tym kluczową rolę w biosyntezie kotwicy glikozylofosfatydyloinozytolu (GPI).

Wyniki te dostarczają pierwszego fizycznego mapowania wariantów genów ludzkiego snu, po którym następuje ustalenie priorytetów na podstawie organizmu modelowego, ujawniając konserwatywną rolę biosyntezy kotwicy GPI w regulacji snu.