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Cell:别怪夜猫子自制力差,这可能是基因的锅!

作者:Amanda Onion
时间:2018-03-16
阅读:3279

科学家发现,晚睡晚起可能是由基因决定的。某个基因存在突变的人,生物钟周期要比自然的一天更长。该研究(Mutation of the Human Circadian Clock Gene CRY1 in Familial Delayed Sleep Phase Disorder)于2017年4月6日发表于《细胞》(Cell)上。

撰文 Amanda Onion
翻译 撖静宜
审校 韩晶晶

你是不是晚上神采奕奕,工作效率奇高,然后第二天早上只能挣扎着爬起来?新的研究表明,你夜猫子的倾向可能是天生的,由基因决定。

在此新研究中,研究人员分析了来自6个家庭的70个人,发现其中存在睡眠相位后移综合征(DSPD)的个体的 CRY1基因存在共同的突变。这些患有 DSPD 人,生物钟较常人要靠后些,也就意味着他们起床更晚,也更晚睡觉。

来自相同家庭但未患有 DSPD 的个体并不存在这样的突变,此外,研究者进行的实验室实验也证明,此基因在控制生物钟的活动中发挥了关键作用。

这是第一次发现与 DSPD 有关的遗传突变,研究者说。

“存在这些突变的人,生物钟的一天要比地球的一天更长,所以他们一辈子都一直在追逐时间,”此研究的主要作者、洛克菲勒大学遗传学研究所的助理研究员 Alina Patke 说。

关于生物钟的突变

生物钟是生物个体的内在节律,指导着几乎所有生活在地球上的生命。对于人而言,这种节律决定我们什么时候感觉到困倦、饥饿或清醒,甚至可以调节体温的变化。大多数人天生的节律是以24小时为周期,但有高达10%的人患有 DSPD,他们拥有更长的内在周期。

“例如,有些总是在夜晚工作的调酒师并不存在任何睡眠周期延迟的问题,但有些必须在早晨进行手术的外科医生却存在这些问题,”Patke 说。

Patke 和她的同事们第一次确定这个突变与 DSPD 有关是在7年前一个46岁的美国女性身上。她在与自己总是推迟的睡眠周期斗争了很长一段时间后,最后选择寻求睡眠门诊医生的帮助。

Patke 的团队和其他研究者为了分析这名女性的睡眠模式,将她置于完全没有时间线索的公寓中两周。

“那里没有窗户、电视或是网络,”Patke 说。“我们只是告诉她按照自己的时间线生活,按照身体告诉她的那样去吃饭和睡觉。”

在这个孤立的环境中,这位女性的节律比典型的24小时生物钟长了1小时,而且睡眠也是碎片化的,Patke 说。

对她的基因进行测序后,研究人员辨认出了 CRY1的突变。这个突变是单碱基突变,也就意味着基因说明书中仅有一个“字母”发生了改变。

CRY1所表达蛋白的外显子如上图所示,其中CRY1发生突变的位置为11与12之间,如左下图,其中 A 突变为 C,造成了右下图中11外显子在 mRNA 拼接过程中缺失。图片来源:Alina Patke

在最近的研究中,Patke 的团队扩大了研究范围,把这名女性的家庭和其他人群样本也包括进来,证实了 CRY1的突变与睡眠相位后移综合征存在联系。

利用一个土耳其人的遗传信息数据库,研究者们找出了携带 CRY1突变的个体。在与土耳其肯特大学的研究人员的合作下,研究团队联系到了这些人,并对他们所在的6个家庭的成员进行了面访调查并做了进一步的 DNA 测序。

这些土耳其家庭的成员中,39人携带 CRY1 突变,其余31人并不存在突变。数据显示,带有此基因突变的个体存在明显的睡眠推迟。他们睡眠的中间点一般是在上午6点到8点之间,然而正常人是在上午4点左右。

还有其他遗传因素?

临床研究表明,大约有高达10%的人存在睡眠相位后移综合征,但并不都是由于单基因突变引起的,研究者说。

事实上,Patke 说她自己就是个夜猫子,总是晚上工作到很晚,但是她并没有携带 CRY1突变。

她说:“严格地说,不是所有的夜猫子都存在这一突变,但是起码有很大一部分人受此影响。”

造成这种症状的可能还有其他潜在的遗传因素,Patke 说。但至少确定一个与睡眠失调有关的基因仍是非常重要的一步。

“了解节律是怎样被调控的可以为我们开启用药物控制节律的大门,”Patke 说。

当她也提到,如果最终有研究发现了可以将夜猫子的睡眠周期调节为正常状态的药物,那相似地也可以用于解决旅行者倒时差的问题。

同时,研究者强调那些患有 DSPD 的人可以尝试利用重置自己生物钟的手段来改善这一问题。

Patke 建议保持“良好的睡眠卫生习惯,”包括每晚在既定的时间上床睡觉,即便在周末也要按时睡觉,每天早晨也在固定的时间起床。在晚上避免亮光(比如避免笔记本电脑和智能手机)也是有帮助的,而在早晨则要第一时间让自己沐浴在阳光中。

“即使你拥有这种突变,命运也并非无法改变,”Patke 说,“你可以尝试这些方法让你的内在节律适应外界的时间。”

相关论文信息

标题 Mutation of the Human Circadian Clock Gene CRY1 in Familial Delayed Sleep Phase Disorder
作者 Alina Patke, Patricia J. Murphy, Onur Emre Onat, Ana C. Krieger, Tayfun Özçelik, Scott S. Campbell, Michael W. Young
期刊 Cell
doi:10.1016/j.cell.2017.03.027
发表日期 6 April 2017
摘要 Patterns of daily human activity are controlled by an intrinsic circadian clock that promotes ∼24 hr rhythms in many behavioral and physiological processes. This system is altered in delayed sleep phase disorder (DSPD), a common form of insomnia in which sleep episodes are shifted to later times misaligned with the societal norm. Here, we report a hereditary form of DSPD associated with a dominant coding variation in the core circadian clock gene CRY1, which creates a transcriptional inhibitor with enhanced affinity for circadian activator proteins Clock and Bmal1. This gain-of-functionCRY1 variant causes reduced expression of key transcriptional targets and lengthens the period of circadian molecular rhythms, providing a mechanistic link to DSPD symptoms. The allele has a frequency of up to 0.6%, and reverse phenotyping of unrelated families corroborates late and/or fragmented sleep patterns in carriers, suggesting that it affects sleep behavior in a sizeable portion of the human population.
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