Раскрыты генетические основы индивидуальных различий в продолжительности сна

Вопрос о причинах индивидуальных потребностей в продолжительности сна у разных людей до настоящего времени оставался открытым. Однако в недавнем исследовании установлены различия в группе генов, которые, по мнению ученых, могут быть основной причиной того, почему отдельным индивидам физиологически необходим более продолжительный сон. В указанной экспериментальной работе, проведенной на природной популяции дрозофил (Drosophila melanogaster) для моделирования естественных изменений в моделях сна человека, исследователями получены новые данные о механизмах взаимосвязи генов продолжительности сна с широким спектром биологических процессов. Комментируя работу, авторы отметили, что лучшее понимание изученных биологических закономерностей потенциально может стать основой разработки инновационных направлений терапии расстройств сна, таких как бессонница и нарколепсия. Результаты исследования опубликованы в издании «PLOS Genetics» 14 декабря 2017 г.

Руководитель научного проекта Сьюзен Харбисон (Susan Harbison), доктор философии, ведущий исследователь Лаборатории системной генетики (Laboratory of Systems Genetics) при Национальном институте сердца, легких и крови (National Heart, Lung, and Blood Institute), США, подчеркнула: «Проведенное исследование, несомненно, является важным шагом в решении одной из краеугольных нейробиологических загадок, которой является жизненно важная необходимость сна. При этом участие самых разнообразных биологических процессов в продолжительности сна может помочь объяснить, почему цель сна оставалась настолько неуловимой».

Ранее было известно о том, что в дополнение к биоритмам каждого организма индивидуальные характеристики генотипа играют ключевую роль в особенностях сна, что предполагает широкую вариабельность его качественных и количественных параметров. Однако все еще оставались неясными точные генетические механизмы, контролирующие продолжительность сна и биологические закономерности, зависящие от экспрессии таких генетических элементов.

В поисках решения поставленной задачи учеными в лабораторных условиях проведена селекция 13 поколений дрозофил с целью отбора особей с продолжительностью сна более 18 ч и около 3 ч/сут. На следующем этапе работы авторы провели сравнительный анализ генетических данных среди особей первой и второй групп. В результате было выявлено 126 различий среди 80 генов, по представлению исследователей, непосредственно связанных с продолжительностью сна. Так, установлено, что указанные генетические различия были взаимосвязаны с рядом важных процессов развития и межклеточной регуляции передачи биологических сигналов. Наряду с этим ученым удалось продемонстрировать, что некоторые из идентифицированных генов играют значимую роль в процессах развития структур головного мозга, а также в становлении механизмов обучения и памяти.

В дополнение С. Харбисон отметила, что важным отличием и научно-практической новизной работы можно считать выведение особей дрозофил, отличающихся потребностями в коротком и продолжительном сне, используя генетический материал, присутствующий в природе, в отличие от искусственных мутаций или трансгенных организмов, которые до настоящего времени служили основой в проведении подобных исследований. Именно поэтому вопрос о возможности экстраполяции выводов, полученных на основе экспериментальных работ с указанными организмами, на физиологию естественных популяций оставался в достаточной мере спорным.

В заключение авторы работы отметили, что одним из наиболее интригующих выводов проведенного ими исследования можно считать наблюдение, согласно которому количественные характеристики сна в природной популяции дрозофил с коротким или длительным сном не отражаются на общей продолжительности жизни насекомых. Это позволило ученым предположить, что с высокой долей вероятности крайне малое число жизненно важных физиологических следствий может быть напрямую обусловлено количественными паттернами сна.

• Harbison S.T., Negron Y.L.S., Hansen N.F. et al. (2017) Selection for long and short sleep duration in Drosophila melanogaster reveals the complex genetic network underlying natural variation in sleep. PLoS Genet., Dec. 14 [Epub. ahead of print].
• NIH/National Heart, Lung and Blood Institute (2017) To sleep or not: Researchers explore complex genetic network behind sleep duration. ScienceDaily, Dec. 14 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171214140442.htm).

Наталья Савельева-Кулик