“睡得香基因”Pig-Q在调节人类睡眠中的作用

德克萨斯农工大学的生物学家Alex Keene和他的团队使用了一种预测基因组学方法，即变体到基因映射，证明了Pig-Q基因在调节人类、果蝇和斑马鱼的睡眠中起着作用。

　　

失眠是一种睡眠障碍，其特征是难以入睡或保持睡眠状态，导致慢性疲劳和白天功能受损。它可以由多种因素引起，包括压力、焦虑、抑郁、医疗状况和不健康的睡眠习惯。由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助的一项研究，由来自德克萨斯农工大学、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院和费城儿童医院(CHOP)的研究人员组成，利用人类基因组学发现了一种新的基因途径，可以调节人类和果蝇的睡眠。这一突破可能会导致失眠和其他与睡眠有关的疾病的新疗法的发展。

德克萨斯农工大学的遗传学家和进化生物学家Alex Keene与宾夕法尼亚大学的Allan Pack和Philip Gehrman以及费城儿童医院(CHOP)的Struan Grant合作进行了这项创新研究。他们的研究结果最近发表在《Science Advances》杂志上。

Keene说:“利用人类基因组研究来寻找睡眠基因已经付出了巨大的努力。一些研究涉及了数十万人。但在动物模型中的验证和测试对于理解功能至关重要。我们在这里取得了这一成就，很大程度上是因为我们每个人都带来了不同领域的专业知识，使这次合作获得了最终的效果。”

Keene说，该团队工作中最令人兴奋的事情是，他们开发了一个管道，不是从模型生物开始，而是从实际的人类基因组数据开始。

Keene说:“有大量的人类全基因组关联研究(GWAS)确定了与人类睡眠相关的遗传变异。然而，验证它们一直是一个巨大的挑战。我们的团队使用了一种称为变体到基因图谱的基因组学方法来预测受每种遗传变异影响的基因。然后我们筛选了这些基因对果蝇的影响。

“我们的研究发现，蛋白质功能调节剂的生物合成所必需的Pig-Q基因突变可以增加睡眠。然后我们在脊椎动物模型斑马鱼上进行了测试，发现了类似的效果。因此，在人类、果蝇和斑马鱼中，Pig-Q与睡眠调节有关。”

Keene说，研究小组的下一步是研究一种常见的蛋白质修饰——GPI锚生物合成——在睡眠调节中的作用。此外，他指出，该团队开发的人类-果蝇-斑马鱼管道不仅可以在功能上评估睡眠基因，还可以在功能上评估使用人类GWAS研究的其他特征，包括神经退行性变、衰老和记忆。

了解基因如何调节睡眠，以及这一途径在睡眠调节中的作用，有助于解开未来关于睡眠和睡眠障碍(如失眠)的发现。展望未来，我们将继续使用和研究这个系统，以确定更多调节睡眠的基因，这可能为治疗睡眠障碍的新方法指明方向。

Keene在他的生物钟研究中心附属实验室的研究处于进化和神经科学的交叉点，主要关注于理解睡眠的神经机制和进化基础，记忆形成，以及果蝇和鱼模型中的其他行为功能。具体来说，他研究了失去视力和睡眠能力的果蝇(Drosophila melanogaster)和墨西哥洞穴鱼，目的是确定导致人类疾病的行为选择的遗传基础，包括肥胖、糖尿病和心脏病。

参考文献:

Variant-to-gene mapping followed by cross-species genetic screening identifies GPI-anchor biosynthesis as a regulator of sleep” by Justin Palermo, Alessandra Chesi, Amber Zimmerman, Shilpa Sonti, Matthew C. Pahl, Chiara Lasconi, Elizabeth B. Brown, James A. Pippin, Andrew D. Wells, Fusun Doldur-Balli, Diego R. Mazzotti, Allan I. Pack, Phillip R. Gehrman, Struan F.A. Grant and Alex C. Keene, 6 January 2023, Science Advances