专访傅嫈惠:第一个睡眠时间基因

【字体: 时间:2009年08月19日 来源:生物通

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  来自加州大学旧金山分校,犹他州大学,斯坦福大学等处的研究人员发现了第一个调控睡眠时间的基因:DEC2,这一研究成果公布在最新一期(8月14日)Science杂志上。

  

生物通编者按:2009,已渐行渐远,生命科学的精彩还在继续演绎。一个新的发现可能创造一个全新的研究领域,一个新的发现可能彻底颠覆经典理论,每一位科学家都是生命科学领域的弄潮儿,他或推动着生命科学深刻地变革,或默默填补生命科学认识的鸿沟。2009年,点亮生命之光的是谁?奏响生命之歌的是谁?关注他们,关注赛默飞世尔特约之2009年度生命科学十大风云人物评选!

 

来自加州大学旧金山分校,犹他州大学,斯坦福大学等处的研究人员发现了第一个调控睡眠时间的基因:DEC2,这一研究成果公布在最新一期(8月14日)Science杂志上。

文章的通讯作者是来自加州大学旧金山分校的傅嫈惠(Ying-Hui Fu)教授,为了更深入的了解这一研究进展,生物通特采访了傅教授,就一些读者感兴趣的专业问题请教了她:

生物通:睡眠对人类来说是最平常的事之一,但是这也是一项研究已久,未得到完全解析的科研课题,您能谈一下贵研究组的这项发现对于睡眠研究的意义吗?

傅博士:睡眠目前还是一种相对而言难以理解的生理现象。科学家们经研究发现睡眠很大程度上受到两个过程的调控:一是生理节律,这是一种遗传性生化和生理机制,在24小时内调控睡眠时间;二是体内平衡,这是一种未知的机制,其功能是确保体内有足够的时间用于睡眠,以及当身体疲倦的时候促进身体进入睡眠状态,当身体获得了足够休息的时候脱离睡眠状态。这种睡眠强度的调节是通过非快速动眼睡眠(non rapid eye movement sleep)和快速动眼睡眠(REM sleep)判断的。

生理节律和体内平衡这两种机制之间的相互关系会影响睡眠和清醒状态下的时间长短和质量。但是体内平衡过程的详细过程至今并没有得到完全的解析,这项发现就是解开了这种睡眠调控机制的奥秘,虽然这一突变基因比较罕见,但是这一发现有利于更加深入的了解影响睡眠质量和数量的调控机制,从而能帮助睡眠障碍者减轻病状。

生物通:这项研究具有怎样的临床意义?

傅博士:睡眠和失眠常常对于健康有着重要的影响,比如说,打乱睡眠时间表会增加几种癌症的患病几率,影响我们的学习和记忆,心情和健康。长时间使动物处于失眠状态最终会导致动物死亡,虽然我们的一生中有三分之一的时间在睡觉,但是人们还是没有完全认识到睡眠的重要性。虽然第一个人类睡眠突变基因的发现并没有显而易见的临床意义,但是这项发现为了解这一令人着迷的过程的分子机制打开了一扇窗,从而有利于最终了解睡眠和癌症,学习记忆,以及精神失序症之间的相互关系。

生物通:实验研究过程中主要采用的技术有哪些?最重要的技术点在哪里?
傅博士:我们的这项研究包含了人类遗传学操作,小鼠遗传学操作,和果蝇遗传学操作,除此之外还运用了分子生物学,小鼠EEG/EMG等。

生物通:人体生物钟是一个充满魅力的研究话题,您当初为什么选择了这一课题进行研究呢?
傅博士:10多年前我就已经被生物生理节律迷住了,我的同事:Louis Ptacek和Chris Jones为我提供了这一难得的机会——收集生物钟表型变化家族。

生物通:贵研究组下一步的计划是什么?
傅博士:我们接下来希望能确定DEC2在睡眠体内平衡中的准确作用,我们已经知道这一基因编码的一个蛋白是转录抑制因子,并且这一因子的活性会逐渐减弱,但是目前还不清楚这一变弱的抑制因子是否直接作用于睡眠,导致睡眠时间减少,因为蛋白具有很多方面的功能。另外我们也将利用之前获得的小鼠模型研究短暂睡眠对其它健康情况的影响。


生物通:您能谈一下未来生物钟研究发展的趋势吗?
傅博士:目前我们还只是对体内平衡机制进行了初步研究,未来还有待更多的研究小组展开研究,我希望在未来的10年里,我们能在这一方面获得长足的进步,这也将有助于我们将生物钟和睡眠体内平衡途径联系起来,研究这两种途径是如何调控我们的睡眠时间,睡眠长短和质量的。

(生物通:王蕾)

附:
Ying-Hui Fu, PhD

Position: Professor, Department of Neurology
School of Medicine

Address: Rock Hall, MC 2922
1550 Fourth St., Room 548B
San Francisco, CA 94158-2324

Voice: (415) 502-2948
Fax: (415) 502-5641
Email: ying-hui.fu@ucsf.edu
www: http://www.ucsf.edu/humgene/

EDUCATION
1976-1980 National Chung-Hsing University, Taichung, Taiwan, B.S., Food Science
1981-1986 Ohio State University, Ph.D., Biochemistry & Molecular Biology
1987-1989 Ohio State University, Postdoc, Molecular Biology
1990-1993 Baylor College of Medicine, Postdoc, Human Genetics

HONORS AND AWARDS
2006 Sleep Science Award, American Academy of Neurology
2006 Bauer Foundation Colloquium Distinguished Guest, Brandeis University, Boston, MA
2008 Distinguished Guest, Bollum Symposium, University of Minnesota, Minneapolis, MN
2009 Distinguished visiting professorship, Tamkang University, Taiwan

KEYWORDS/AREAS OF INTEREST: Circadian Rhythm, Sleep Homeostasis, Sleep Disorders, Multiple Sclerosis, Leukodystrophy, Human Genetics, Neurodegeneration

原文摘要:
The Transcriptional Repressor DEC2 Regulates Sleep Length in Mammals

Ying He, Christopher R. Jones, Nobuhiro Fujiki, Ying Xu, Bin Guo, Jimmy L. Holder, Jr.,1, Moritz J. Rossner, Seiji Nishino,Ying-Hui Fu1

Sleep deprivation can impair human health and performance. Habitual total sleep time and homeostatic sleep response to sleep deprivation are quantitative traits in humans. Genetic loci for these traits have been identified in model organisms, but none of these potential animal models have a corresponding human genotype and phenotype. We have identified a mutation in a transcriptional repressor (hDEC2-P385R) that is associated with a human short sleep phenotype. Activity profiles and sleep recordings of transgenic mice carrying this mutation showed increased vigilance time and less sleep time than control mice in a zeitgeber time– and sleep deprivation–dependent manner. These mice represent a model of human sleep homeostasis that provides an opportunity to probe the effect of sleep on human physical and mental health.

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