Science子刊:基因FABP7是人類正常睡眠所必需的
2017年4月6日/生物谷BIOON/---在一項新的研究中,來自美國華盛頓州立大學的研究人員發現一種特定的基因如何參與三種不同的動物(包括人類)經歷的睡眠質量。這種基因和它的功能為科學家們探究睡眠如何發揮作用和動物為何迫切地需要睡眠開闢一種新的途徑。相關研究結果發表在2017年4月5日的Science Advances期刊上,論文標題為「Normal sleep requires the astrocyte brain-type fatty acid binding protein FABP7」。
論文通信作者、華盛頓州立大學埃爾森-弗洛伊德醫學院助理教授Jason Gerstner說,「睡眠必需發揮著某種重要的功能。但是作為科學家,我們仍然不能夠理解這種功能是什麼。一種更接近於發現這一點的方法是理解它是如何受到調節的,或者哪些過程在不同動物物種中都存在。」
當作為美國威斯康星大學的一名博士生時,Gerstner就研究了哪些基因的表達在醒睡周期(sleep-wake cycle)發生變化,結果發現在小鼠整個大腦中,FABP7基因的表達在一天中發生變化。
Gerstner和他的同事們觀察到相比於具有完整FABP7基因的正常小鼠,這種基因遭受敲除的小鼠睡覺時更容易醒。這提示著這種基因是哺乳動物正常睡眠所必需的。
為了觀察FABP7是否確實人類正常睡眠所必需的,Gerstner和來自日本的同事們研究了來自將近300名日本男性的數據,這些男性接受為期7天的睡眠研究,包括分析他們的DNA。結果發現他們中的29人具有基因FABP7變異體。正如那些基因敲除小鼠那樣,這29人往往睡覺時更容易醒。儘管他們具有與其他男性一樣的睡眠量,但是他們的睡眠並不好,這是因為當他們應當睡眠時,他們醒來多次。
最終,這些研究人員構建出轉基因果蠅。他們將發生突變的和正常的人FABP7基因插入到果蠅的星形膠質細胞(神經膠質細胞的一種)中。長期以來,神經膠質細胞(glial cell)被認為僅是給神經元(大腦中的信息處理者)提供支持作用。但是科學家們最近已發現如同神經元那樣,神經膠質細胞釋放神經遞質和控制行為。
為了監控這些果蠅的睡眠,這些研究人員使用一種商業的「果蠅活動監控器(Drosophila Activity Monitor)」:利用紅外光束自動地記錄活動變化以便確定果蠅是睡著還是醒著。如果這種紅外光束持續至少5分鐘,那麼這種監控器就作出結論:果蠅睡著了。結果證實攜帶發生突變的FABP7基因的果蠅在正常的睡眠時間期間更加頻繁地中斷這種紅外光束。正如缺乏發揮正常功能的FABP7基因的小鼠和人類那樣,FABP7發生突變的果蠅睡覺時更容易醒。
Gerstner說,「這提示著在這三種物種的星形膠質細胞中存在著某種調節深度睡眠的內在機制。」
再者,他說,「我們首次真正地對一種特定的細胞和分子通路在這三種物種中的複雜行為中發揮的作用獲得新的見解。」
特別令人關注的是,果蠅已在地球上存在了大約6000萬年。
Gerstner說,「這提示著我們發現了一種在進化過程中持續存在的古老機制。」
儘管這些研究人員對發現一種強烈地影響睡眠的基因感到激動人心,但是他們強調幾乎可以肯定的是,其他的基因也參與這個過程。
FABP7蛋白參與「脂質信號轉導(lipid signaling)」,將脂肪運送到細胞核中以便激活控制生長和代謝的基因。如今,Gerstner和他的同事們將觀察這種功能可能如何與關於睡眠為何重要的當前理論存在交叉。這些理論包括睡眠對神經元活性、能量使用與儲存、記憶與學習是重要的。(生物谷 Bioon.com)
本文系生物谷原創編譯整理,歡迎轉載!點擊獲取授權。更多資訊請下載生物谷APP。
原始出處:
Jason R. Gerstner, Isaac J. Perron, Samantha M. Riedy et al.Normal sleep requires the astrocyte brain-type fatty acid binding protein FABP7.Science Advances, 05 Apr 2017, 3(4):e1602663, doi:10.1126/sciadv.1602663
※Cell Rep:發現製造成熟的人心肌細胞的秘密
※生物谷液體活檢培訓班培訓日程更新
※重磅級發現!在肥胖環境中乳腺癌或許進展更為迅速!
※維生素如何充當炮灰,增強抗生素的療效!
※賽諾菲/再生元Dupixent獲FDA批准,系首個治療中重度特應性皮炎(AD)的靶向生物療法
TAG:生物谷 |
※Michael Jordan:AI 不應該模仿人類,市場智能更重要|WAIC 2018
※作為「人類命運共同體」的上合組織 SCO:A Tighter Community
※Google Duplex證明人類語言是唯一重要的API
※AI再逆天,OpenAI Five在Dota 2中已能擊敗人類玩家
※IBM的Project Debater系統,在與人類的辯論中取得勝利
※為使人工智慧對話更像人類 微軟收購AI初創公司Semantic Machines
※侏羅紀世界2:「Fallen Kingdom」究竟是指恐龍,還是人類?
※Google 旗下DeepMind公司AI在眼疾診斷方面比人類更準確
※Michael Jordan:AI 不應該模仿人類,市場智能更重要
※PayPal聯合創始人Peter Thiel:加密貨幣Vs.人工智慧將塑造人類未來
※重組人類生長激素 Recombinat Human Growth Hormone
※IBM Project Debater人工智慧AI能夠拓展人類的智慧嗎?
※BMVC 2018 | 最佳學生論文:EPFL&FAIR提出QuaterNet,更好地解決人類動作建模問題
※最佳學生論文:EPFL&FAIR提出QuaterNet,解決人類動作建模問題
※Perceptive Automata加入Renovo的Aware生態系統 為自動駕駛車輛預測人類行為
※Takayuki Todo研發機器人SEER,可模仿複製人類表情
※DeepMind:AI「元強化學習」的關鍵因素同樣存在於人類大腦
※VR射擊遊戲《Sharknado VR:Eye of the Storm》|游弋於天空之上的大鯊魚,總想要襲擊人類!
※領英hubtoken—Human Trust Protocol-新一代的人類信任協議
※首場AItutorial明日上線 | Greg Mori帶你了解人類行為識別的前世今生