研究人员发现了一种控制睡眠和苏醒周期的主基因

索尔克生物研究所的科学家发现了一种调节睡眠和觉醒节律的基因。这种名为Lhx1的基因的作用被发现，为科学家提供了一个潜在的治疗靶点，帮助夜班工人或倒时差的旅行者更快地适应时差。研究结果发表在《eLife》杂志上，可以指出治疗由多种紊乱引起的睡眠问题的策略。

“许多痴呆症的严重程度可能来自睡眠障碍，”领导该研究小组的索尔克大学副教授Satchidananda Panda说。“如果我们能恢复正常睡眠，就能解决一半的问题。”

人体的每个细胞都有一个“时钟”——在大约24小时内，大量的蛋白质有节奏地起伏。负责建立这些周期性昼夜节律并保持身体所有细胞同步的主时钟是视交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)，它是位于大脑下丘脑的一个小而密集的区域，约有2万个神经元。

与大脑的其他区域相比，SCN的神经元之间保持着密切而持续的交流。这种紧密的互动，加上通过视觉电路暴露在光明和黑暗中，使主时钟保持同步，并允许人们基本上每天保持相同的时间表。这些细胞的紧密结合也有助于它们共同抵抗变化。暴露在光线下会使不到一半的SCN细胞复位，导致长时间的时差反应。

在这项新的研究中，研究人员破坏了小鼠的明暗周期，并将SCN中数千个基因的表达变化与其他小鼠组织进行了比较。他们发现了213种SCN特有的基因表达变化，并将其中13种基因的表达变窄，这些基因编码了开启和关闭其他基因的分子。在这些细胞中，只有一种细胞在对光的反应中被抑制:Lhx1。

“没有人想到Lhx1会如此复杂地参与SCN功能，”博士后研究员、论文第一作者之一的Shubhroz Gill说。Lhx1因其在神经发育中的作用而闻名:它如此重要，以至于没有这种基因的老鼠无法存活。但这是首次发现它是光暗周期基因的主调控因子。

通过记录Lhx1蛋白含量减少的动物SCN的电活动，研究人员发现SCN神经元之间并不同步，尽管它们各自表现出节律性。

“这都是关于交流的——没有这个分子，神经元就不会相互交谈，”博士后研究员、论文作者卢多维奇·穆尔(Ludovic Mure)说。下一步的工作将是准确理解Lhx1如何影响产生这种同步性的基因的表达。

科学家们研究了一种小鼠的jet lagl——白天和晚上轮班8个小时——科学家们发现，很少或没有Lhx1的小鼠对轮班的适应要比正常小鼠快得多。潘达说，这表明，由于这些神经元彼此之间的同步程度较低，它们更容易切换到新的时间表，尽管维持这个时间表对它们来说很困难。

这些小鼠还表现出某些基因的活性降低，包括产生血管活性肠肽(Vip)的基因。Vip是一种分子，在发育过程中扮演重要角色，是肠和血液中的一种激素。Panda说，在大脑中，Vip影响细胞交流，但是直到现在还没有人知道Lhx1调节了它。有趣的是，研究小组还发现，添加Vip可以恢复SCN中的细胞同步。

Panda说:“这种方法帮助我们缩小了知识的差距，表明Vip是一种非常重要的蛋白质，至少对SCN来说是这样。”“它可以补偿Lhx1的损失。”

另一方面，减少贵宾人数可能是治疗时差反应的另一种方法。Panda说，与Lhx1相比，Vip可能是一个更容易的药物靶点，因为Vip是由细胞而不是细胞内分泌的。他补充道:“如果我们发现一种药物可以阻断Vip受体，或者以某种方式分解Vip，那么或许这将帮助我们更快地重置生物钟。”

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