Grupa profesora Hiromasy Funato (Hiromasa Funato) badała wpływ różnych mutacji na charakter snu u eksperymentalnych myszy. W pracy wykazano, że mutacje prowadzące do spadku aktywności enzymu deacetylazy histonowej 4 (HDAC4) powodowały, że zwierzęta spały dłużej i głębiej niż myszy z prawidłowym HDAC4. Białko to bierze udział w regulacji wielu genów, w tym najwyraźniej tych, które uruchamiają wewnątrzkomórkowe mechanizmy związane ze snem w neuronach.

Spadek aktywności HDAC4 może być spowodowany dodatkiem grupy fosforowej (fosforylacja). Dzięki tej modyfikacji chemicznej cząsteczki HDAC4 są usuwane z jądra komórkowego i nie zmniejszają znacząco aktywności jego genów. Potwierdziły to dodatkowe eksperymenty. Naukowcy zmodyfikowali w nich białko tak, aby utrudniało jego fosforylację lub zablokowało pracę innego enzymu, SIK3, który przeprowadza taką reakcję. Myszy z podobnymi zmianami spały mniej niż zwykle. I odwrotnie, przy sztucznym wzroście fosforylacji HDAC4 sen wydłużał się, stawał się głębszy i bardziej spokojny.

Naukowcy zidentyfikowali kolejny krok w tym łańcuchu. Białko LKB1, które z kolei reguluje pracę SIK3, wpłynęło również na charakter snu zwierząt doświadczalnych.

„Nasza praca pokazuje, że w komórkach mózgowych istnieje szlak sygnałowy od LKB1 przez SIK3, a następnie do HDAC4” – mówi prof. Funato. „Ta ścieżka ostatecznie prowadzi do fosforylacji HDAC4, która poprawia sen. Najprawdopodobniej ze względu na fakt, że białko to wpływa na pracę odpowiednich genów.

Sztucznie zmieniając ilości SIK3 i HDAC4 w różnych komórkach mózgowych, biolodzy wykazali, że aktywność tych białek w korze mózgowej determinuje głębokość snu, a w podwzgórzu – czas jego trwania. Najwyraźniej enzymy te wpływają na neurony pobudzające, tj. działając na odpowiednie geny, tłumią ich aktywność podczas snu. Być może, jeśli naukowcom uda się lepiej zrozumieć, jak działa ten szlak sygnałowy, otrzymamy zupełnie nowe i skuteczniejsze leki zwalczające zaburzenia snu.