《Neuron》：研究人员发现有助于果蝇入睡的基因

　　

生物通报道：睡眠对人的记忆、情绪、学习能力等高级功能有着重要的影响，因此一直以来对于睡眠的研究非常多：科学家找到“觉醒开关”。目前，美国霍普金斯大学的研究人员在一系列果蝇实验中，发现了一个突变基因（称为Wide Awake），该基因会破坏生物钟如何设定睡眠时间。研究人员发现该基因一个正常拷贝所编码的蛋白，可在夜晚早期促进睡眠，并适当调节睡眠周期。相关研究结果发表在2014年3月13日的国际神经科学顶级期刊《Neuron》杂志。

因为基因及其编码的蛋白，在物种间通常是高度保守的，所以，研究人员推测他们在小鼠的初步研究中获得的结果，可能为失眠症患者或在非工作时间工作从而难以入睡的人，带来新的疗法。

这项研究的负责人、霍普金斯大学医学院神经学、医学、遗传医学和神经生物学助理教授Mark N. Wu博士指出：“我们知道，睡眠时间是由人体内部的生物钟调节，但是这种调节究竟是如何发生的，一直是个谜。现在我们发现所确定的第一个蛋白，可从人体的生物钟转译定时信息。”

为了寻找睡眠调节的分子根源，Wu及其同事研究了数以千计个果蝇群体，每一组都具有不同的基因突变，并分析了它们的睡眠模式。他们发现，有一组果蝇，在一个基因（后来被他们称为Wide Awake或简称Wake）中有一个突变，这些果蝇在夜间难以入睡，看起来很像人类睡眠发作失眠的一种病症。研究人员称，Wake似乎是从生物钟到大脑的信使，告诉大脑该停工和睡觉了。

将Wake基因分离出之后，Wu的研究小组确定，当这个基因正常工作时，它能帮助关闭大脑的生物钟神经元（clock neurons），这些神经元通过更灵敏地响应来自抑制性神经递质（称为GABA）的信号控制觉醒。Wake特别在傍晚时发挥这个作用，从而在正确的时间促进睡眠。Wake的水平在白天循环，邻近傍晚在良好睡眠状态时达到峰值。

具有Wake基因突变、不能入睡的果蝇，没有获得足够的GABA信号来平息夜间的觉醒电路，从而使它们处于焦虑不安的状态。

研究人员在他们研究的每种动物中都发现了相同的基因，包括：人类、小鼠、兔、鸡甚至蠕虫。

重要的是，当Wu的团队探寻Wake在小鼠大脑所处的部位时，他们发现，这个基因在视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）内表达，SCN是哺乳动物最重要的昼夜节律生物钟。Wu指出，Wake蛋白在小鼠SCN内高强度表达这一事实意义重大。

他说：“有时候，我们在果蝇中发现的事情，与高阶动物并没有有直接关联。在这个案例中，因为我们发现蛋白所处的位置，可能在昼夜节律和睡眠中发挥作用，因此，这个蛋白很可能在小鼠和人类中也发挥同样的作用，这使我们倍受鼓舞。

研究人员希望有一天通过用一种药物调控Wake，可使按班轮换的工人、军事人员和睡眠发作失眠症患者有一个更好的睡眠。（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
WIDE AWAKE Mediates the Circadian Timing of Sleep Onset
Summary：How the circadian clock regulates the timing of sleep is poorly understood. Here, we identify a Drosophila mutant, wide awake (wake), that exhibits a marked delay in sleep onset at dusk. Loss of WAKE in a set of arousal-promoting clock neurons, the large ventrolateral neurons (l-LNvs), impairs sleep onset. WAKE levels cycle, peaking near dusk, and the expression of WAKE in l-LNvs is Clock dependent. Strikingly, Clock and cycle mutants also exhibit a profound delay in sleep onset, which can be rescued by restoring WAKE expression in LNvs. WAKE interacts with the GABAA receptor Resistant to Dieldrin (RDL), upregulating its levels and promoting its localization to the plasma membrane. In wake mutant l-LNvs, GABA sensitivity is decreased and excitability is increased at dusk. We propose that WAKE acts as a clock output molecule specifically for sleep, inhibiting LNvs at dusk to promote the transition from wake to sleep.