Desentrañando los secretos de una buena noche de sueño: es la enzima

Una buena noche de sueño puede hacer maravillas tanto para la mente como para el cuerpo. Pero, ¿qué es lo que determina cuánto necesitamos dormir y qué puede hacer que duermamos más profundamente?

En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Tsukuba ahora han proporcionado algunas respuestas, revelando una vía de señalización dentro de las células cerebrales que regula la duración y la profundidad del sueño.

«Examinamos las mutaciones genéticas en ratones y cómo afectan sus patrones de sueño», dice el autor principal del estudio, el profesor Hiromasa Funato. “Identificamos una mutación que hizo que los ratones durmieran mucho más tiempo y más profundamente de lo habitual”. Los investigadores encontraron que esto fue causado por niveles bajos de una enzima llamada histona desacetilasa 4 (HDAC4), que se sabe que suprime la expresión de genes diana.

Estudios previos sobre HDAC4 han demostrado que se ve muy afectado por la unión de moléculas de fosfato en un proceso conocido como fosforilación. Cuando esto ocurre, HDAC4 tiende a alejarse del núcleo celular y se reduce la supresión de ciertas proteínas. Los investigadores estaban interesados ​​en saber si esta fosforilación de HDAC4 afectaría el sueño.

“Nos enfocamos en una proteína llamada quinasa 3 inducible por sal, también conocida como SIK3, que fosforila HDAC4”, dice el profesor Funato. «Anteriormente descubrimos que esta proteína tiene fuertes efectos sobre el sueño». El equipo descubrió que cuando faltaba SIK3 o cuando se modificaba HDAC4 para evitar la fosforilación, los ratones dormían menos. Por el contrario, cuando los ratones tenían una versión más activa de SIK3, que aumentaba la fosforilación de HDAC4, dormían mucho más. También identificaron una proteína adicional, LKB1, que fosforila SIK3 y tiene efectos supresores del sueño similares cuando es deficiente.

“Nuestros hallazgos indican que existe una vía de señalización dentro de las células cerebrales desde LKB1 a SIK3 y luego a HDAC4”, dice el coautor principal del estudio, el profesor Masashi Yanagisawa. “Esta vía conduce a la fosforilación de HDAC4, que promueve el sueño, muy probablemente porque afecta la expresión de los genes que promueven el sueño”.

El equipo llevó a cabo más experimentos para identificar las células cerebrales en las que estas vías regulan el sueño. Esto implicó alterar las cantidades de SIK3 y HDAC4 en diferentes tipos de células y regiones del cerebro. Los resultados indicaron que la señalización dentro de las células de la corteza regula la profundidad del sueño, mientras que la señalización dentro del hipotálamo regula la cantidad de sueño profundo. Para ambas regiones del cerebro, se identificó que las neuronas excitatorias, que pueden activar otras neuronas, desempeñan un papel clave.

Estos resultados brindan información importante sobre cómo se regula el sueño, lo que podría conducir a una mayor comprensión de los trastornos del sueño, así como al desarrollo de nuevos tratamientos.

Este trabajo fue apoyado por la Iniciativa del Centro de Investigación Internacional Premier Mundial de MEXT, JSPS KAKENHI, JST CREST, AMED, JSPS DC2, el Programa de Apoyo a la Investigación Básica Tipo A de la Universidad de Tsukuba, Programa de Financiamiento para I+D Innovador Líder Mundial en Ciencia y Tecnología (FIRST programa).

Papel original

El artículo, «La señalización de cinasa en las neuronas excitatorias regula la cantidad y la profundidad del sueño», se publicó en Nature en DOI: 10.1038/s41586-022-05450-1

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