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Science:重磅!新研究发现一个在患病时促进睡眠的基因

来源:本站原创 2019-02-11 21:13

2019年2月11日/生物谷BIOON/---人类将近三分之一的时间都在睡眠,但是睡眠仍然是生物学中最持久存在的谜团之一。迄今为止,科学家们还不知道是什么遗传或分子力量促使人们需要睡眠。在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员通过研究12000多种果蝇品系,发现了一个称作nemuri的基因增加了对睡眠的需求。相关研究结果发表在2019年2月1日的Science期刊上,论文标题为“A sleep-inducing gene, nemuri, links sleep and immune function in Drosophila”。
图片来自Amita Sehgal, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania; Science。

作为一种抗菌肽(antimicrobial peptide, AMP),NEMURI蛋白以其固有的抗菌活性抵抗细菌。它由大脑中的细胞分泌,在感染后促进长时间的深度睡眠。

论文通讯作者、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院时间生物学项目主任、神经科学教授Amita Sehgal博士说,“虽然人们普遍认为睡眠和疾病治愈是密切相关的,但是我们的研究直接将睡眠与免疫系统联系起来,并为患病期间睡眠如何增加提供了一种可能的解释。”

如果缺乏nemuri基因,果蝇在日常睡眠中更容易被唤醒,并且它们对因睡眠剥夺或感染而增加睡眠的迫切需求也减少了。另一方面,增加睡眠需求的睡眠剥夺,以及在某种程度上,感染,都会促进nemuri在靠近大脑中一个已知的睡眠促进区域的一小群果蝇神经元中表达。与未感染的对照果蝇相比,nemuri过表达增加了受到细菌感染的果蝇的睡眠并导致它们的存活率增加。

为了应对感染,NEMURI似乎可以杀死细菌,最有可能是在果蝇身体的外围部分发生的,并通过它在大脑中的作用来增加睡眠。这些研究人员表示,类似NEMURI这样的多种分子具有多种有助于抵抗感染的功能,不过它的睡眠促进作用可能对宿主防御同样重要,这些因为在患病期间,睡眠增加可促进果蝇的存活。

更重要的是,这些研究人员还指出,诸如IL-1之类的细胞因子与人类睡眠有关。IL-1的作用途径与AMP相同,它在长时间的清醒后累积并且似乎促进睡眠。在哺乳动物中,细胞因子能够诱导AMP产生,但是AMP也可能影响细胞因子的表达。鉴于这种相互交织的关系,这些研究人员得出结论:NEMURI是免疫功能和睡眠之间的一个工作环节。

论文第一作者、Sehgal实验室博士后研究员Hirofumi Toda博士说,“在较高的睡眠需求的情形下,比如当我们生病时,NEMURI蛋白是保持正常睡眠的真正驱动力。在我们的研究工作的下一个阶段,我们计划研究NEMURI促进睡眠的作用机制。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

H. Toda el al. A sleep-inducing gene, nemuri, links sleep and immune function in Drosophila. Science, 2019, doi:10.1126/science.aat1650.

G. Oikonomou el al. Linking immunity and sickness-induced sleep. Science, 2019, doi:10.1126/science.aaw2113.
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