所有生物都受制于內(nèi)部生物節(jié)律，它控制著許多生理過(guò)程。特別是在人類(lèi)，這種內(nèi)部時(shí)鐘遵循24小時(shí)的周期，甚至在沒(méi)有外部觸發(fā)的情況下也會(huì)發(fā)生，如光線(xiàn)或溫度的變化。使用遺傳模型生物Drosophila melanogaster，來(lái)自瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)（Unige）的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)NF1基因是調(diào)節(jié)睡眠-覺(jué)醒周期的關(guān)鍵。該基因還與人類(lèi)神經(jīng)纖維瘤病的一種常見(jiàn)遺傳病有關(guān)，該病可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的形成。這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋在患有這種疾病的患者身上觀(guān)察到的某些癥狀，特別是他們的睡眠障礙。這項(xiàng)工作發(fā)表在《自然通訊》雜志上。
生物體的大多數(shù)生物功能，如睡眠-覺(jué)醒周期、體溫、心率、血壓、激素分泌，以及認(rèn)知能力、情緒或記憶，都受晝夜節(jié)律（24小時(shí)周期）的調(diào)節(jié)。因此，正是由于這個(gè)位于人類(lèi)下丘腦的內(nèi)部時(shí)鐘，我們從早上到一天結(jié)束都是最清醒的，白天我們的體溫顯著升高，晚上腸道收縮降低。
所有動(dòng)植物物種都有自己的晝夜節(jié)律，大學(xué)理工學(xué)院遺傳與進(jìn)化系教授Emi Nagoshi的實(shí)驗(yàn)室正在利用果蠅（一種在成熟果實(shí)上發(fā)現(xiàn)的小蒼蠅）來(lái)詳細(xì)研究調(diào)節(jié)這些內(nèi)部時(shí)鐘的機(jī)制。果蠅是基因研究的首選模式：不僅果蠅及其基因組可以在實(shí)驗(yàn)室中非常容易地操縱，而且許多基因在果蠅和高等生物之間是保守的，這通常使人們有可能將發(fā)現(xiàn)范圍從果蠅擴(kuò)大到人類(lèi)。
監(jiān)測(cè)果蠅的睡眠
利用紅外傳感器檢測(cè)管中蒼蠅的運(yùn)動(dòng)，科學(xué)家可以輕松分析它們的睡眠-覺(jué)醒周期。在24小時(shí)的時(shí)間里，蒼蠅晚上睡10個(gè)小時(shí)左右，然后整天都很活躍，除了小睡4到5個(gè)小時(shí)。生物學(xué)家感興趣的是那些睡眠-覺(jué)醒周期不受控制的蒼蠅，它們大腦中的特定區(qū)域，因其特有的形狀而被稱(chēng)為“蘑菇體”，受到損害。他們分析了健康果蠅大腦這一區(qū)域的基因表達(dá)?！?span style="font-size: 15px; color: rgb(0, 82, 255);">我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)基因，Nf1，它的表達(dá)隨蒼蠅的睡眠-覺(jué)醒階段而波動(dòng)：當(dāng)蒼蠅清醒時(shí)，它的表達(dá)增加，而在睡眠時(shí)它的表達(dá)減少，”遺傳與進(jìn)化系的研究員布蘭卡·拉戈·索利斯解釋道。為了證實(shí)該基因與晝夜節(jié)律之間的聯(lián)系，生物學(xué)家觀(guān)察到蒼蠅在一天中的任何時(shí)間都弱表達(dá)該基因。布蘭卡·拉戈·索利斯（Blanca lago Solis）報(bào)道說(shuō)：“這些蒼蠅完全失調(diào)，有更多的睡眠階段?！?。
與神經(jīng)纖維瘤病的潛在聯(lián)系
NF1蛋白是觸發(fā)鈣釋放的調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)的上游，鈣是激活大腦蘑菇體神經(jīng)元所必需的。Nf1的表達(dá)導(dǎo)致白天大腦這一區(qū)域的神經(jīng)元活動(dòng)高于夜間，從而促進(jìn)白天的清醒。Nf1的人類(lèi)同系物是一種阻止神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤發(fā)展的基因?！?span style="font-size: 15px; color: rgb(0, 82, 255);">當(dāng)一個(gè)人攜帶Nf1基因突變時(shí)，他或她患有神經(jīng)纖維瘤病，這是一種常見(jiàn)的遺傳病，易導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生。神經(jīng)纖維瘤病患者的癥狀之一是睡眠障礙，探索Nf1在這一現(xiàn)象中的潛在作用將是有趣的?！遍L(zhǎng)瀨百美總結(jié)道。
More information: Pedro Machado Almeida et al, Neurofibromin 1 in mushroom body neurons mediates circadian wake drive through activating cAMP–PKA signaling, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26031-2
文章來(lái)源網(wǎng)絡(luò)整理；如有侵權(quán)請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系PaperRSS小編刪除，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源。
溫馨提示：
為方便PaperRSS粉絲們科研、就業(yè)等話(huà)題交流。我們根據(jù)10多個(gè)專(zhuān)業(yè)方向（植物、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、人工智能、化學(xué)、物理、財(cái)經(jīng)管理、體育等），特建立了30個(gè)國(guó)內(nèi)外博士交流群。群成員來(lái)源歐美、日韓、新加坡、清華北大、中科院等全球名校。
聯(lián)系客服
