发现新时钟基因–缺损将弱化节律、导致难起床

现代人睡眠债务太多以致于早上不易起床,但最新研究指出是有可能会出现“天生赖床”的情况。西北大学科学家发现了一种被昵称为“24”(twenty-four)的基因,这个基因缺损的话会打乱果蝇醒睡周期(sleep-wake cycle)的规律性,造成这些果蝇难以从睡梦中清醒。

生物体会何时睡觉以及何时醒来主要由体内约日时钟(circadian clock) 来控制,所有生物体的时钟有着类似的运作机制,因此虽然西北大学研究中所使用的是黑腹果蝇(drosophila melanogaster),其研究结果亦可推论至人类身上。研究负责人Ravi Allada博士说:“时钟的功能是提醒你的身体太阳即将升起、该准备起床了!没有‘24基因’的果蝇在清晨该清醒时并不会活跃起来,这在人类身上则意味着可能有早上起不来的困扰!”

Period(per)是一种可以转译PER蛋白的基因,而PER蛋白又负责调节约日节律(circadian rhythm), Allada和他的同事发现24基因对制造这种时钟基因(clock gene)十分重要。当24基因不表现的时候,在脑部神经元所能发现的PER蛋白就变得非常的少,而且果蝇的醒睡节律也会被打乱。

Allada团队所发现的24基因对于调节24小时醒睡循环来说是十分重要的,而这个基因的属名(generic name)为“CG4857”,这些数字加起来刚好是24(4+8+5+7=24),所以这个基因就被取了个“24”的外号。

一直以来都认为约日时钟的主要机制都在DNA转录成RNA的过程,过程中转录回馈循环( transcriptional feedback loop)的控制系统更是关键。研究者试图寻找新的时钟组成要素的过程中发现了24基因,但这基因参与的却是转译( translation )过程,也就是将RNA转译成蛋白质。 Allada说:

“约日时钟的运作似乎出现了一个新机制,我们发现24基因对于转译时钟蛋白(clock protein)是有力且重要的,而以前并未发现转译的过程中还有一个这么重要的角色。”

Allada的团队与韩国科技技术院(KAIST)合作,利用KAIST的果蝇实验室检查了了4000只不同果蝇以找出醒睡周期特别的果蝇,发现了一只周期较长、为26小时的果蝇,而这只果蝇身上有个过度表现(overexpressed)的基因就是CG4857。研究者接着把这个基因移除,发现果蝇的醒睡节律变得十分微弱,不是睡一整天就是一直醒着。即使还有per RNA存在,在果蝇的脑部神经元只找到非常少量的PER蛋白,这代表着如果没有24基因的话,per RNA是不会转译成PER蛋白的,因而造成醒睡节律的失常。

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