作者:Calo

編輯:球藻怪

如果你試過熬夜看球,熬夜工作,熬夜思考人生,就很可能也順帶感受過缺覺之后的呆滯、疲乏以及無盡的睡意。然而,身邊總有那么些“超人”——平日里睡得少,一樣精神好,偶爾通個宵,隔天也不太需要睡更多的覺來“補眠”。你也許會在羨慕中略帶困惑:他們是怎么做到的?

為什么只有我困成這樣?圖片來源:pixaybay

充足的睡眠對于保持身體健康和日間的狀態都非常重要,但怎么才算“充足”卻因人而異,有的人一天睡上9小時都意猶未盡,有的人每天卻只需要睡不到6個小時。傳說中,撒切爾夫人每天只睡4個小時,卻仍能不改“鐵娘子”風范。 這樣異于常人的表現型(Phenotype)背后,是否也有著與別人不同的基因型(Genotype)?

撒切爾夫人。 圖片來源:pixaybay

一般認為,人的睡眠和覺醒過程,受到兩套機制的調控,一套是控制近晝夜節律的生物鐘,另一套是調控睡眠需求的睡眠內穩態。這兩套系統相互作用,共同影響著我們什么時候睡,睡多久,睡得怎么樣。在這兩套調控機制中,一個叫DEC2(又叫BHLHE41)的基因發揮著特別的作用:它的表達受到生物鐘的調節,表達出的蛋白質是一類轉錄抑制子,能夠反過來抑制生物鐘的核心調控元件CLOCK和BMALL1,最終影響人的睡眠時長。

加州大學舊金山分校的徐瓔研究組發現,DEC2蛋白上的一個氨基酸替換突變(第384個氨基酸殘基從脯氨酸變為精氨酸,p.Pro384Arg)會導致人們呈現“睡得少”的表型 [1] 在入睡時刻相差無幾的前提下,攜帶這個突變的人所習慣的平均睡眠時間,僅僅是每天6.25小時 ,比同家族中不攜帶這個突變的人(平均每天8.06小時)要短得多。

圖片來源:pixaybay

這一發現讓費城兒童醫院應用基因組學中心的雷納塔·佩雷戈里諾和同事饒有興致:DEC2上其他位點的突變會怎樣影響人們的睡眠狀況?

他們對59對同卵雙胞胎和41對同性的異卵雙胞胎進行了“熬夜實驗”——研究者在實驗開始前一周收集雙胞胎的日常睡眠數據,到參與實驗后,雙胞胎們先在實驗室睡兩晚安穩覺,然后便開始接受長達38小時的睡眠剝奪。在這段不能睡覺的時光里,他們需要每兩個小時接受一次反應測試,檢測他們在睡眠剝奪期間的反應力。被試反應時間長于500毫秒的次數可以反映“缺覺”對他們的影響。在熬過38小時之后,被試得以安心補覺。

針對雙胞胎進行的“熬夜實驗”。 圖片來源:pixaybay

在分析雙胞胎們的睡眠數據時,研究者發現了一位“天生睡得少”的男青年。實驗前一周的睡眠記錄顯示,這個小伙子每天比他的異卵同胞兄弟少睡超過一小時。就算在經過38小時睡眠剝奪后的愉快補眠階段,他也只睡了8個小時,他的兄弟則大睡了9.5小時。研究者對這對雙胞胎的DEC2基因進行測序后發現,睡得少的那位攜帶著一個位于DEC2第五外顯子上的氨基酸替換突變。不過,和2009年發現的p.Pro384Arg不同,這次的突變發生在DE2的第382位,從酪氨酸突變為了組氨酸(p.Tyr382His) [2]

睡得少還不算本事。在“熬夜實驗”過程中,盡管攜帶DEC2突變的男孩比兄弟更渴望睡覺,他在反應時間測試中的表現仍明顯優于另一位:平均只出現6.8次“反應慢”的狀況,他的兄弟反應遲滯的次數則達到11.5次。這樣的結果提示,攜帶這一突變的人,不僅睡得少,還可能抵抗睡眠剝奪對神經行為造成的影響。

以“睡得很少,干活還好”聞名的撒切爾夫人,是不是也攜帶有這種突變呢?真相不得而知。但研究者表示,DEC2蛋白第362位到第384位也許的確是出現功能性突變的“熱點”。

利用分子生物學手段,研究者隨后分析了這一突變蛋白的作用。DEC2原本能夠抑制CLOCK/BMAL1和NPAS2/BMAL1的轉錄激活功能,但這一 作用在p.Tyr382His突變攜帶者中喪失了,從而改變了突變攜帶者的睡眠時長和缺覺時表現,產生了看起來很了不起的睡眠表型。

此外,這些發現也提示, 經典的生物鐘元件,也可能跑到睡眠內穩態的調控系統內發揮作用。 各種基因變體影響睡眠的具體分子機制還有待探究。

或許有一天,我們能在摸清睡眠機制后,找到既能縮減睡眠時間,又能提高缺覺時狀態的“妙方”,但在此之前,還是別妒忌那些帶有DEC2 p.Tyr382His突變的人們了——遵循自己的睡眠需求,建立良好的作息習慣,才是保持健康狀態的真正妙方。

 排版:小石頭

參考文獻:

1.Ying He, et al. (2009) The Transcriptional Repressor DEC2 Regulates Sleep Length in Mammals. Science, 325:866-870

2.Renata Pellegrino, et al.  (2014) A Novel BHLHE41 Variant is Associated with Short Sleep and Resistance to Sleep Deprivation in Humans. Sleep 2014 ;37 (8): 1327-36.

 

 

睡得少還精神好?他們究竟是怎么做到的?

圖文簡介

異于常人的表現型(Phenotype)背后,是否也有著與別人不同的基因型(Genotype)?