Research press release

【神経科学】ショウジョウバエの腸内で合成されたアミノ酸が睡眠調節に果たす役割

Nature Communications

Neuroscience: Gut-synthesized amino acid regulates sleep in Drosophila

ショウジョウバエの腸内で産生されるアミノ酸の一種D-セリンが、睡眠の調節に重要な役割を果たすことを明らかにした論文が、今週掲載される。D-セリンはショウジョウバエと哺乳類で保存されており、今回の発見は今後、睡眠の調節に関する新たな知見につながる可能性がある。

D-セリンは細菌にのみ存在すると考えられていたが、比較的最近の研究で、ヒトの体内に天然のD-セリンが存在することが明らかになった。しかし、D-セリンの生理的機能は解明されておらず、D-セリンがヒトの脳内で何らかの役割を果たしている可能性が一部の研究によって示唆されている。

今回、Yi Raoたちの研究グループは、さまざまな遺伝的変異を保有するショウジョウバエのスクリーニングを行い、著しい睡眠障害を起こしている変異体を発見した。この変異ショウジョウバエ系統の遺伝子を調べたところ、D-セリンの合成と分解に関わる遺伝子が破壊されていることが判明した。D-セリンの合成酵素であるセリンラセミ化酵素(SR)が欠如していると、睡眠時間が短くなった。また、SRは神経系と腸内の両方で発現しているが、睡眠の調節にとって機能的に重要なのは腸内のSRの活性だけであることも分かった。

この他にも、ショウジョウバエの体内でSRが発現する器官があるのか、腸内で産生されるアミノ酸が従来の通説で中枢神経系によって制御されているとされる過程に対して具体的にどのような影響を及ぼすのかを解明するためには、さらなる研究が必要となる。

An amino acid produced in the intestine has an important role in regulating sleep in Drosophila (fruit flies), reports a paper published online this week in Nature Communications. The amino acid, called D-serine, is conserved between Drosophila and mammals and the findings could lead to insights into the regulation of sleep.

D-serine was thought to exist only in bacteria until relatively recently, when scientists discovered that this amino acid naturally exists in humans. However, the physiological function of D-serine was unknown, with some studies suggesting a potential role in the human brain.

Yi Rao and colleagues screened Drosophila harbouring different genetic mutations and found a mutant that had significantly disrupted sleep. Studying the genes that were disrupted in this mutant fly line, the authors discovered that genes involved in the synthesis and degradation of D-serine were affected. In the absence of the D-serine synthesizing enzyme, serine racemase (SR), sleep was reduced. The authors also found that, although SR is expressed in both the nervous system and the intestines, only the activity of this enzyme in the intestine was functionally important for sleep regulation.

Further research is needed to determine whether other organs in the body express SR and how exactly an amino acid produced in the gut can influence a process that is traditionally believed to be controlled by the central nervous system.

doi: 10.1038/s41467-019-09544-9|英語の原文

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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