催眠剂其实是抗菌肽?

文章作者:管理一号 | 2019-02-26
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日本科学家找到了一个独立于生物钟之外的睡觉调控基因,它不只会让果蝇犯困,还能发生抗菌肽,帮忙反抗感染。

 

1909 年,日本科学家石森国臣(Kuniomi Ishimori)从缺少睡觉的小狗身上抽取脊髓液,注射给睡觉足够、精力充沛的小狗,后者几小时内便堕入熟睡。偶然的是,几年后两位法国研讨者进行了相同的试验,也得到了相同的成果。这些研讨及其他相关研讨标明,疲倦动物的血液中含有某种能催眠的化学物质。石森称其为“深生物质”(hypogenic substances),其他研讨者以为这是种“催眠剂”(somnogen)。

令人惊奇的是,这些致眠化学物质的来历非常不明确,科学家们现在也只找到了很少几种符合要求的物质。近来宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的户田平福(音,Hirofumi Toda)发现了另一种致眠物质——Nemuri 基因,能在果蝇中能引发睡觉(论文链接)。更令人意外的是,该基因在感染进程中会变得反常活泼,并杀死侵略的微生物。这与体温调理非常相似,或许是一个自我调理体系的一部分,咱们能够称其为“睡觉调理”(sleep-o-stat)。不管是因为缺少睡觉仍是身体虚弱,只需动物需求闭眼歇息,“睡觉”基因就能让它们敏捷入眠。

睡觉调理不同于让咱们晚上犯困的生物钟。虽然科学家们对生物钟已经有了较为完全的了解,但对睡觉调理,几近一窍不通。户田项目的领导者阿米塔·西格尔(Amita Sehgal)说:“长期不睡觉后,是什么让咱们困意连绵?咱们迄今还没能找到答案。”

犯困的果蝇

户田从寻觅那些激活之后会使果蝇更疲倦的基因开端。为此,他研讨了来自 8000 个不同品系的果蝇,每个品系都经过基因工程改造,经过增加不同的化学激起剂,能激活不同的基因。户田将这些果蝇别离放入有红外线监测的试管中。清醒的果蝇飘动时会有规则地遮挡红外线;而一旦睡着,静止不动的果蝇不会对红外线发生扰动。整个试验群由计算机监控,记载果蝇的运动,符号睡觉变多的试验组。

前不久,这项耗时耗力的试验成功了。户田发现在 8000 个或许的基因中,只要一个能诱发睡觉,这就是 Nemuri 基因,该团队用日语中的睡觉一词为其命名 。这一基因从未被研讨过,“咱们找到它的时分,都不知道它是什么,”。西格尔说。

研讨团队掠夺果蝇的睡觉,他们要么有规则地摇晃试管,要么给它们喂咖啡因。在这种情况下,Nemuri 基因就会变得愈加活泼,但只发生在果蝇大脑的某一对神经元中。Nemuri 基因表达后,会发生 Nemuri 蛋白质,效果于大脑中一个扇形的区域,它是已知的睡觉操控中心。假如成心激活 Nemuri基因,果蝇睡觉时刻会比对照组延伸 20%-30%,一起也会睡得更深:摇晃试管时它们更不简单醒,被摇醒的少量也是昏昏沉沉、行动迟缓。

 

催眠剂其实是抗菌肽?

威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin at Madison)的基娅拉·齐雷利(Chiara Cirelli)说:“这项作业很有意思。”之前齐雷利等人已经在果蝇中找到了与杰出睡觉有关的基因,而且发现基因失活会导致睡觉削减。但相反的试验仍是第一次做:激活基因,引发更多睡觉。

美国国立卫生研讨院(National Institutes of Health)的苏珊·哈比森(Susan Harbison)说:“在此之前,咱们已知的催眠剂很少,但这项研讨通知咱们,这样的分子没准原本就这么少。”究竟,户田测试了 8000 个基因,只找到了一个 Nemuri,那么这种物质或许原本就不多。

即使很少,也必定还有其他催眠剂,因为 Nemuri 基因不能解说一切现象。加利福尼亚州立大学北岭分校(California State University at Northridge)的谢丽尔·范·布斯柯克(Cheryl van Buskirk)以为,假如该基因能让疲倦的果蝇入眠,那么按捺它就会打乱睡觉,但是现实并不是这样。户田用 CRISPR 基因修改技能使其失掉活性后,果蝇仍会睡觉,而且睡觉时刻根本不变;但它们远比曩昔更简单醒,清醒时刻也会更长。范·布斯柯克说:“因为果蝇睡觉和睡觉反弹都根本无缺,因而 Nemuri  基因不太或许是睡觉调理体系的首要组成部分。”

西格尔以为 Nemuri 基因在日常睡觉方面效果或许并不大,但在接受压力、睡觉不足或患病的时分就非常重要了。现实上,她的团队标明,Nemuri 蛋白质是一种抗菌肽(AMP,antimicrobial peptide),望文生义,这种小分子能杀死微生物。

Nemuri 基因的这种效果与对正常睡觉的效果相互交织。和人类相同,果蝇患病后也会睡得更多。研讨小组发现,当他们激活 Nemuri 基因时,疾病引起的睡觉时刻会变长;按捺这一基因则会导致相反的效果。西格尔表明:“睡觉调理和免疫体系间存在严密的联络。”

一其他或许的催眠剂也对免疫体系有细小影响。范·布斯柯克以为这些物质具有两层效果,她弥补道:“这些物质能直接冲击病菌,在冲击的一起还能促进睡觉,这种现象或许仅仅冰山一角。”

在疲倦的果蝇身上花费这么多精力好像有些古怪,尤其是人体内并不存在与 Nemuri 等效的基因。但西格尔指出,人类的确能发生 100 多种抗菌肽,它们或许能发挥相似的效果。她还指出,以往有许多研讨睡觉的人在果蝇身上做出了发现,后来被证明对人类也有重要效果。

二十五年前,西格尔还在迈克尔·杨(Michael Young)试验室作业的时分,曾帮忙找出了一种能操控果蝇日常生物钟的“无时刻”基因(timeless)。人体内也不能找到显着与其相似的物质,西格尔说,其时一些研讨者置疑这一发现对人类毫无用处。但随着时刻的推移,人体中相似的物质终被发现,而且它还与数种重要疾病有关。因为这项作业及其他杰出贡献,杨于 2017 年取得诺贝尔奖。西格尔说:“这样的路咱们走过好几次了。”

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