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喜欢熬夜?这一基因突变让你成为“夜猫子”

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  如今越来越多的年轻人加入了“熬夜大军”,嘴上喊着“早睡早起身体好”,但躺在床上翻来覆去就是睡不着,手总是在不知不觉间又拿起手机奋战到凌晨,黑眼圈日益加深。

  

  但是,你有没有想过,这不是因为你的作息习惯不好,而是一种疾病呢?

  加州大学圣克鲁斯分校(UC Santa Cruz)研究人员进行的一项新研究表明,基因突变会打乱生物钟的规律,从而导致一种常见的睡眠综合症,称为睡眠时相延迟障碍(DSPD)

  

  患有这种疾病的人要到深夜(通常是凌晨2点以后)才能入睡,早晨却很难起床。

  2017年,科学家发现了一种令人惊讶的基因突变,可以改变维持日常生活节奏的生物钟的关键成分,从而导致睡眠障碍。

  这项新研究的相关论文发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences,PNAS)上,揭示了涉及的分子机制,并指出了可能的治疗方案。

  “这一基因突变对人们的睡眠模式产生了巨大影响,因此,在生物钟中找出将这种蛋白质的生物化学与控制人类睡眠行为联系起来的具体机制令人感到兴奋,”这篇研究论文的通讯作者、加州大学圣克鲁斯分校凯丽·帕特奇(Carrie Partch)教授说道。

  实际上,我们生理活动各个层面的规律都是由细胞中时钟蛋白(clock proteins)的周期性相互作用形成的。

  基因突变能够改变时钟蛋白的结构,从而打乱生物钟,导致睡眠时相延迟障碍。较短的生物钟周期会使人们入睡和起床的时间比正常情况早(“晨鸟”效应),反之,人们会晚睡晚起(“夜猫子”现象)。

  

  “夜猫子”现象 来源:shihuo

  帕特奇表示,大部分已知的能够改变生物钟周期的基因突变非常罕见。这些基因突变作为线索,对科学家了解生物钟周期的原理十分重要。

  通常来说,一种特定的基因突变或许只能影响百万分之一的人。然而,在2017年这项研究中发现的遗传变异,却存在于大约75%的欧洲人体内。

  帕特奇解释道,目前尚不清楚这种特定的基因突变与睡眠时相延迟障碍有多么密切的联系。

  睡眠行为很复杂,人们出于许多不同的原因而熬夜,就算出现睡眠障碍,也很难诊断出来。因此,发现一个相对常见的遗传变异与睡眠时相延迟障碍有关是一个惊人的进展。

  帕特奇说:“这种遗传标记确实非常普遍。关于延长的生物钟周期在睡眠时相延迟障碍中发挥的作用,我们仍然有很多需要了解,但这一基因突变显然是造成人们熬夜行为的重要原因。

  该基因突变会影响一种叫做隐花色素(cryptochrome)的蛋白质,这是四种主要时钟蛋白之一。

  首先,两种时钟蛋白(CLOCK和BMAL1)形成一个复合物,然后激活其他两种蛋白(周期蛋白和隐花色素)的基因,后者结合的产物会抑制第一对时钟蛋白的活性,自身的活性也随之减弱,从而回到初始状态,重新开启一个新的循环。

  这个反馈回路是生物钟的中心机制,驱动着整个人体内基因活性和蛋白质水平的每日波动。

  帕特奇的实验室发现,隐花色素突变导致蛋白质“尾巴”上的一小部分被剔除,这改变了隐花色素与复合物(由CLOCK和BMAL1形成)结合的紧密程度。

  帕特奇解释说:“被剔除的区域实际上控制着隐花色素的活动,形成24小时制的生物钟周期。没有了它,隐花色素会与复合物更紧密地结合在一起,从而延长每天的生物钟周期。”

  结合后产生的蛋白复合物有一个“口袋”,隐花色素“尾巴”区域通常会在这里互相竞争并干扰复合物其余部分的结合。

  帕特奇继续解释道:“蛋白复合物与这个‘口袋’结合的紧密程度决定了生物钟运转的速度。也就是说,我们应该研发与隐花色素‘尾巴’区域起到相同作用的药物。”

  

  蛋白复合物的“口袋” 来源:G. Carlo Parico

  帕特奇的实验室目前正在做这项工作,她表示:“我们需要抓住‘口袋’这个突破口,开发出可以缩短睡眠时相延迟障碍患者的生物钟周期的疗法。”

  帕特奇多年来一直在研究时钟蛋白的分子结构和相互作用。今年早些时候,她的实验室发表了一项研究,展示了某些基因突变如何通过影响分子机制来缩短生物钟周期,导致有的人起得特别早。

  这项新研究的灵感来自洛克菲勒大学(Rockefeller University)诺贝尔奖得主迈克尔·扬(Michael Young)于2017年发表的一篇关于隐花色素突变的论文。

  (本文未经造就授权,禁止转载。)

  编译 | Gabrielle

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