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白天犯困，晚上精神，這個基因突變讓你成為“夜貓子”？

2020.11.27

“白天犯困，晚上精神”，似乎已成為當(dāng)下越來越多年輕人的標(biāo)準(zhǔn)生物作息。追劇、吃瓜、游戲、夜宵……每每躺下真正準(zhǔn)備入睡時都已是凌晨。

那么，這種“慢性自殺式”的生活作息真的只是我們自己決定的？其實(shí)并不是。

（來源：Pixabay）

近日，來自加州大學(xué)圣克魯茲分校的研究人員及其合作者的一項(xiàng)最新研究表明，人體內(nèi)的基因突變也可能會打亂生物鐘，從而導(dǎo)致一種常見的睡眠障礙——睡眠相位延遲紊亂（delayed sleep phase disorder），也就會形成“晚睡晚起”的作息習(xí)慣，具有這種睡眠障礙的人往往直到深夜才入睡，當(dāng)然對他們來說早起就變得更加困難了。

早在 2017 年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)基因 CRY1 出現(xiàn)的一種特殊突變，可以通過改變維持人體日常節(jié)奏的生物鐘的一個關(guān)鍵成分而導(dǎo)致睡眠障礙。在最新的工作中，研究人員在進(jìn)一步揭示了 CRY1 基因突變的分子機(jī)制，并為潛在的治療方案指明了方向。

他們在研究工作中揭示了導(dǎo)致睡眠障礙的基因突變的分子機(jī)制，并為潛在的治療方案指明了方向。

相關(guān)工作以“The human CRY1 tail controls circadian timing by regulating its association with CLOCK:BMAL1”為題，于 10 月 26 日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences，PNAS)上。

（來源：PNAS）

論文作者之一、加州大學(xué)教授凱麗·帕奇（Carrie Partch）表示，“這種基因突變對人們的睡眠模式有顯著的影響。因此，在生物鐘中找出一種具體機(jī)制，將這種蛋白質(zhì)的生化反應(yīng)與人類睡眠行為控制聯(lián)系起來，是一個值得探索的方向?！?/span>

這種突變十分普遍

多年來，帕奇一直在研究時鐘蛋白（clock proteins）的分子結(jié)構(gòu)和相互作用。在今年早些時候發(fā)表的一項(xiàng)研究中，她的實(shí)驗(yàn)室揭示了某些突變?nèi)绾瓮ㄟ^影響分子開關(guān)機(jī)制來縮短時鐘時間，從而使一些人極端喜歡早起的機(jī)制。

我們?nèi)粘Ｉ砘顒拥拿恳粋€常規(guī)循環(huán)幾乎都是由細(xì)胞中時鐘蛋白的循環(huán)相互作用所驅(qū)動的。突變的生物鐘的基因產(chǎn)出的變異蛋白質(zhì)會改變生物鐘的時間，導(dǎo)致睡眠障礙。有著較短的生物鐘周期的人會更容易早睡早起，反之，會導(dǎo)致人們晚睡晚睡。

帕奇表示，大多數(shù)已知的能改變生物鐘的突變都非常罕見。對于科學(xué)家來說，它們是了解生物鐘機(jī)制的重要線索，雖然一個特定的突變可能只影響百萬分之一的人。但與正?；蛲蛔儾煌氖?，“夜貓子”基因似乎影響更廣——大約每 75 名歐洲后裔中就有一人產(chǎn)生了這種基因變異。

他還表示，目前尚不清楚這種特殊的突變對睡眠障礙有多大影響。睡眠行為很復(fù)雜，人們熬夜的原因多種多樣，生物鐘紊亂的原因也很難確定。因此，發(fā)現(xiàn)一種與睡眠障礙相關(guān)的相對常見的基因變異是一個驚人的進(jìn)展。

“這種基因突變真的很普遍，盡管我們還需要深入了解生物鐘時間變長在睡眠延遲中的作用，但這一突變顯然是導(dǎo)致人類夜間行為的重要原因。” 帕奇說。

如何起作用

這種突變會影響一種叫做隱花色素（cryptochrome）的蛋白質(zhì)。隱花色素是對藍(lán)光敏感的一類黃素蛋白，它們存在于植物和動物中，隱花色素涉及植物和動物的晝夜節(jié)律，并且可能還涉及許多物種的磁場感測。雖然已有多項(xiàng)研究表明隱花色素的尾部影響晝夜節(jié)律，但其分子機(jī)制尚不清楚。

隱花色素是四種主要時鐘蛋白質(zhì)之一。在這四種時鐘蛋白質(zhì)中，兩種時鐘蛋白（CLOCK 和 BMAL1）形成一個復(fù)合體，啟動另外兩種蛋白（周期蛋白和隱花色素）的基因，后者結(jié)合后，會產(chǎn)生負(fù)反饋抑制第一對的活性，再減弱自己的活性，從而回歸初始狀態(tài)，以便再次開始循環(huán)。這個反饋回路是生物鐘的中心機(jī)制，驅(qū)動著全身基因活動和蛋白質(zhì)水平的每日波動。

帕奇的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，隱花色素突變導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)出的蛋白質(zhì)“尾端”上有一小段基因是被遺漏的，這段缺失也進(jìn)一步了隱花色素與生物鐘 BMAL1 復(fù)合體結(jié)合的緊密程度。

“被剪掉的區(qū)域?qū)嶋H上控制著隱花色素的活動，幫助構(gòu)成一個長達(dá) 24 小時的生物鐘。如果沒有了它，隱花色素會和受體蛋白結(jié)合得更緊，從而不斷延長循環(huán)的時間，導(dǎo)致每天都會拉長時鐘的長度?！?帕奇解釋說。

這些隱花色素結(jié)合后產(chǎn)生的蛋白復(fù)合物有一個缺口，在缺口處缺失的尾段會在這里互相競爭并干擾復(fù)合物的其余部分的結(jié)合。帕奇解釋說，“復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和缺口的緊密程度決定了時鐘運(yùn)行的速度?！?br>
“這告訴我們，我們應(yīng)該尋找與隱花色素尾部具有相同作用的藥物?！?br>
目前，帕奇的實(shí)驗(yàn)室正在做的就是這樣的工作，進(jìn)行篩選分析，以識別與時鐘分子復(fù)合物口袋相結(jié)合的分子。

“我們需要把這個缺口的作用作為突破口，開發(fā)出能夠縮短睡眠障礙患者時鐘的療法?！?br>
參考：
Scientists discover how a common mutation leads to “night owl” sleep disorder. (n.d.). Retrieved October 28, 2020, from https://medicalxpress.com/news/2020-10-scientists-common-mutation-night-owl.html

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