人类也拥有冬眠“超能力”？《Science》背靠背揭开冬眠秘密，或有助于多种疾病治疗

极端的代谢适应可以阐明控制哺乳动物代谢的遗传程序。

2025年7月31日，犹他大学Christopher Gregg团队在Science 在线发表题为“Genomic convergence in hibernating mammals elucidates the genetics of metabolic regulation in the hypothalamus”的研究论文，该研究使用冬眠谱系中的趋同进化变化来定义保守的顺式调控元件（CREs）和代谢程序。

该研究对小鼠下丘脑基因表达和染色质动态进行了表征，并对冬眠和非冬眠谱系进行了比较基因组学分析，以确定在冬眠动物中具有趋同变化的顺式元件。多组学方法确定了CREs、枢纽基因、调控程序和潜在谱系分化的细胞类型。冬眠对调节下丘脑反应的CREs积累了功能丧失效应，禁食后的再进食期是具有趋同进化变化的分子过程的关键阶段。这项工作为利用冬眠动物的适应性来理解人类代谢控制提供了一个遗传框架。

另外，2025年7月31日，犹他大学Christopher Gregg团队在Science 在线发表题为“Conserved noncoding cis elements associated with hibernation modulate metabolic and behavioral adaptations in mice”的研究论文，该研究阐明了与哺乳动物冬眠和代谢灵活性进化相关的保守顺式元件的功能。基因组分析显示，冬眠动物的拓扑相关结构域（TADs）富集了收敛性变化，包括脂肪质量和肥胖（Fto）位点。在这个TAD中，该研究发现了代谢反应的遗传回路和与冬眠相关的顺式元件与邻近基因形成调控联系。小鼠中单个顺式元件的缺失会不同地改变Fto、Irx3和Irx5的表达，重塑下游基因表达程序，并以不同的方式影响代谢、睡眠、肥胖发生和觅食。总之，研究结果表明，冬眠动物的趋同进化如何精确定位代谢控制的功能遗传机制，并在单个CREs中编码多种效应。

代谢特征的物种差异为新陈代谢的遗传控制提供了一个视角。冬眠是一种极端的代谢表型，在哺乳动物中反复进化。专性冬眠者会经历季节性的行为和代谢变化，增加高达50%的体重，并进入长时间的冬眠，由脂肪储备维持，而兼性冬眠者则表现出短暂的冬眠，以应对应激。相比之下，恒温动物全年保持稳定的代谢率。冬眠适应提供了对代谢控制、肥胖、神经保护、神经变性逆转、改善胰岛素敏感性、肿瘤休眠和延长寿命的见解。

加速进化——保守DNA中核苷酸的快速变化——可以突出构成物种特异性适应的顺式调控元件（CREs）。在具有重要生物医学特征的谱系中，具有加速进化的保守元件已经确定了相关的CREs。这些研究和其他研究表明，不同谱系的趋同进化可以揭示复杂性状的遗传机制。

专性冬眠动物的FFR周期示意图，突出了代谢状态、过程和季节周期（图源自Science ）

该研究使用比较基因组学来鉴定与代谢和冬眠相关表型相关的CREs。聚焦于下丘脑——代谢、摄食、产热和冬眠的中枢调节器——分析了小鼠在喂食、禁食和重喂（FFR）状态下的基因表达和染色质可及性。利用Zoonomia基因组比对，该研究确定了冬眠动物中具有趋同加速进化的CREs，将它们与驱动FFR反应的枢纽基因联系起来，并绘制了它们在下丘脑细胞类型中的活性。

参考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp4025

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp4701