20:00 
Дофамин в мозге влияет на движение, обучение, мотивацию и сон. У людей проблемы с дофамином связаны с такими состояниями, как болезнь Паркинсона, депрессия и нарушения сна. Хотя ученые много знают о том, как дофамин работает в мозге, они знают меньше о том, как организм контролирует уровень дофамина. Понимание этого может помочь в лечении заболеваний, при которых нарушается дофамин.
В новом исследовании, опубликованном в iScience, исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора и Неврологического института Яна и Дэна Дунканов при Техасской детской больнице (Duncan NRI) работали с лабораторной плодовой мушкой, чтобы найти новые гены, участвующие в регуляции уровня дофамина. Плодовая мушка — мощная модель для изучения функций мозга. Мало того, что у мух и людей много общих генов, но короткая жизнь мух делает их идеальными для крупномасштабных экспериментов.
Помимо использования дофамина для модуляции мозговой активности, как это делают люди, мухи используют его для выработки меланина — пигмента, окрашивающего их внешнюю оболочку. Это позволило предположить, что изменения в дофамине могут проявляться в изменении цвета тела, что является видимым признаком, который мы можем проследить, просто взглянув на этих животных».
Доктор Шинья Ямамото, автор-корреспондент, доцент кафедры молекулярной и человеческой генетики и нейробиологии в Бэйлоре и исследователь в Национальном исследовательском институте Дункана
Исследователи использовали РНК-интерференцию (РНКи) – метод, который «заглушает» определенные гены – для проверки сотен генов, чтобы увидеть какие из них изменили пигментацию. Затем они проверили, изменяют ли эти гены также уровень дофамина в мозге и влияют ли они на такое поведение, как сон.
«Мы начали с работы с более чем 450 генами, которые, как предполагается, влияют на цвет тела мух. Используя нашу технику подавления генов, мы подтвердили 153 гена, которые последовательно изменяли пигментацию", - сказал Ямамото. "Интересно, что 85% этих генов законсервированы у людей, и более половины связаны с неврологическими расстройствами, такими как аутизм, эпилепсия и умственная отсталость".
Затем команда проверила, влияют ли эти гены пигментации на поведение. Они измерили характер движения и сна у мух, у которых эти гены пигментации были подавлены. нейронов, продуцирующих дофамин, 50 были связаны с необычным передвижением или сном, что указывает на возможную роль в функционировании мозга.
Исследователи сосредоточились на 35 из этих генов, поскольку они также присутствовали у людей и сильно влияли на пигментацию и поведение мух. идеальный заместитель дофамина.
"Затем мы сузили наше исследование до двух генов: mask и clu. Оба гена снижают уровень дофамина в мозгу при молчании», — сказал Ямамото. «Дальнейшие эксперименты показали, что маска снижает уровень дофамина за счет снижения экспрессии тирозингидроксилазы, ключевого фермента синтеза дофамина. Ген clu также снижает уровень дофамина, но по другому механизму».
Выключение маски изменило характер сна у мух. Обычно мухи ожидают света и становятся активными до рассвета. Мухи, лишенные маски, теряют это «ожидание света» и спят больше в этот период. Кормление этих мух L-ДОФА (предшественник дофамина) полностью меняет эффект, подтверждая, что сон меняется были вызваны снижением уровня дофамина. Заглушающая маска также притупляла эффект пробуждения кофеина, который зависит от дофамина.
Напротив, подавление clu увеличивало сон, но не влияло на ожидание света, и его эффекты не были устранены L-ДОФА. Это позволяет предположить, что clu влияет на дофамин косвенно.
Изучая гены, которые Влияя на пигментацию кутикулы, исследователи смогли идентифицировать новые гены, mask и clu, которые участвуют в регуляции уровня дофамина в мозге. Полученные результаты открывают новые возможности для восстановления у людей нарушений выработки дофамина, которые связаны с неврологическими и психоневрологическими расстройствами, включая зависимость, депрессию, нарушения сна и шизофрению.
В число других участников этой работы входят Саманта Л. Дил, Даньцин. Бэй, Шелли Б. Гибсон, Харим Дельгадо-Со, Йоко Фудзита, Кайла Вилуэйко, Элейн С. Сето и Амита Сегал. Авторы сотрудничают с Медицинским колледжем Бэйлора, NRI Дункана и Пенсильванским университетом.
Эта работа была поддержана стартап-фондами NRI Дункана и кафедры молекулярной и человеческой генетики Медицинского колледжа Бэйлора в рамках программы IRACDA. Пенсильванский университет (K12GM081259) и Медицинский институт Говарда Хьюза. Дальнейшую поддержку оказал Центр исследований умственных нарушений и нарушений развития (U54HD083092) Национального института здоровья детей и развития человека Юнис Кеннеди Шрайвер.
