2019.05.19 06:35

最新研究發現:腸道表皮胺基酸調控果蠅睡眠

文|DeepTech深科技
果蠅。
果蠅。

2019年5月7日23點,國際學術刊物《自然-通訊》在線發表北京腦科學與類腦研究中心、北大麥戈文腦科學研究所饒毅團隊的最新研究,他們發現了特別的分子——D型絲胺酸,具有調節果蠅睡眠的作用。

對動物來說,睡眠的意義無庸置疑。但是睡眠的機制一直不清楚,以至很多失眠患者即使服用藥物,仍然達不到令人滿意的睡眠品質。

這項研究結果有望帶來睡眠調節的全新認識。

 

3個新穎的發現

D型絲胺酸曾被認為只存在於細菌中,但科學家近來發現,這種胺基酸也天然存在於人體內。不過,此前對D型絲胺酸生理功能的認識尚屬空白,只有一些研究顯示D型絲胺酸對人類大腦具有潛在作用。

這篇論文的第一作者戴熙慧敏告訴DeepTech ,該研究最重要的發現是,D型絲胺酸的合成酶(絲胺酸異構酶,SR)參與睡眠,如果SR基因缺失,睡眠減少。換句話說,D型絲胺酸在生理上,可以調控果蠅的睡眠。

具體來講,當任何一個合成D型絲胺酸的酶被基因突變而缺失後,果蠅的睡眠都減少,而降解D型絲胺酸的酶缺乏後,睡眠則增加。D型絲胺酸受體的基因缺乏後,睡眠也減少。

饒毅實驗室的博士後戴熙慧敏和周恩興等,通過給予不同的化學分子作為藥物,發現只有D型絲胺酸可以挽救 D型絲胺酸合成酶突變的睡眠表型。

來源:Nature Communications
來源:Nature Communications

另一項重要發現是腸道的奇特作用。一般認為腦內神經細胞調控睡眠。但戴熙慧敏和周恩興等發現,雖然合成D型絲胺酸的酶在神經細胞和腸道上皮細胞都存在,當合成酶的基因缺失後,會導致果蠅睡眠減少,但只要把合成酶放回腸道表皮細胞,就可以讓果蠅恢復正常睡眠。

該項研究的第三發現,是興奮性受體NMDA的出人意料的作用。已知NMDA受體是興奮性神經遞質麩胺酸的受體,一種想當然的看法是興奮神經元應該導致覺醒。但研究結果與想法截然不同,研究發現D型絲胺酸輔助麩胺酸啟動NMDA受體後,NMDA卻參與促進睡眠。

 

為什麽果蠅的睡眠研究很重要

睡眠是饒毅實驗室研究的生物學問題之一,近年該實驗室開始研究果蠅和小鼠的睡眠。

實際上,果蠅的睡眠研究與人類睡眠研究有較強的聯繫。

最早用於研究睡眠的主要動物是小鼠。約20年前,美國科學家率先用果蠅研究睡眠,利用其遺傳學的便利,發現了一些參與調節果蠅睡眠的基因。

對於果蠅睡眠的另一重要基礎研究是果蠅的生物鐘研究。自1971年開創的果蠅生物鐘研究,在經歷20多年的質疑後,於1990年代中後期被證明對包括人類在內的哺乳類也有意義。逐漸證明調節果蠅生物鐘的基因,絕大多數也是調節人類生物鐘的基因。

2017年,生物鐘的諾貝爾獎發給3位研究果蠅生物鐘的美國科學家,而未給研究小鼠和人的生物鐘的科學家,原因是前者的研究為先驅,後者的研究也很重要,但在時間上落後了。

在睡眠方面的研究,果蠅能否也能領先?目前還沒得到證明。什麽是睡眠?果蠅的靜息是睡眠嗎?就算是睡眠,果蠅的睡眠機制一定和高等動物類似嗎?

這些問題都還懸而未決。

本文係由DeepTech深科技授權刊登。原文連結:饶毅团队发现睡眠新分子:肠上皮产生特殊氨基酸调控果蝇睡眠

更新時間|2019.05.17 17:35

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