神経科学：睡眠圧は電位依存性脂質過酸化の記憶に蓄積する

電位依存性カリウム（K_V）チャネルは、細胞質側に露出したβサブユニットを含んでいて、そのアルドケトレダクターゼ活性は睡眠の恒常性調節に必要である。本研究で我々は、ショウジョウバエ（Drosophila）のK_V1チャネルShakerのβサブユニットであるHyperkineticが、脂質過酸化の動的記憶を形成することを示す。情報は、Hyperkineticのニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）補因子の酸化状態中に保存され、この状態は、4-オキソ-2-ノネナール、あるいは膜結合型の光増感剤への光照射によって生成する内因性類似体の1つのような脂質由来カルボニルが電子対を引き抜くと変化する。NADP⁺はK_Vβチャネルの活性部位に閉じ込められていて、膜が脱分極すると放出されて、NADPHと置き替えられる。睡眠誘発ニューロンは、この電位依存性のオキシドレダクターゼサイクルを用いて、直近の脂質過酸化履歴をK_Vチャネルβサブユニットの集合的なバイナリー状態中に符号化し、この生化学的記憶は睡眠を駆動するスパイク放電に影響するとともに、スパイク放電によって消去される。恒常的な睡眠制御の中核に脂質過酸化センサーが存在することは、睡眠がニューロンの膜を酸化ストレスから保護することを示唆している。実際、強制覚醒後に、脳のリン脂質では損なわれやすい多価不飽和脂肪酸アシル鎖が枯渇し、そのカルボニル化合物分解産物の除去を遅らせると、睡眠に対する要求が高まる。

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