意想不到,動物的午睡也由基因調控!

2020-12-20 DeepTech深科技

在《自私的基因》中有一個重要觀點,就是基因控制著生物的諸多行為,比如它通過動物照料後代的這種利他行為完成自身的複製,並儘可能地延續下去。

最新的研究表明,午睡行為也是有基因參與控制的。2019 年 5 月 10 日,Current Biology期刊發表了羅格斯大學高級生物技術和醫學中心的這項研究,研究人員在果蠅中發現了一種午睡抑制基因——Daywake,揭示了幫助包括人類在內的許多生物平衡午睡和白天完成重要活動的生物學機制。

睡眠是動物生存的基礎,雖然許多動物都是白天活動、晚上睡覺,但它們也會在白天進行適當的午休或午睡,其午睡長短和強度也會根據外界環境而變化,並且在天氣炎熱的時候更加突出。

對人類而言,在白天維持喚醒和休息狀態之間的平衡,具有重要的健康意義。但是,科學家對這種動態監管背後的機制卻知之甚少。

圖 | 果蠅(來源:羅格斯大學)

根據前述研究,許多動物的午睡,會在溫暖的日子裡更加強烈。研究人員認為這可能是一種進化保護,以防止動物暴露在炎熱的正午陽光下。對於人類而言,白天短暫的小睡有助於記憶和學習,但白天太多的睡眠與糖尿病、帕金森病和其他疾病有關。

羅格斯大學高級生物技術和醫學中心的研究人員在果蠅體內發現了一個基因,當溫度很低時,它會激活以抑制果蠅白天小睡的傾向,如此一來,果蠅可以花更多的時間尋找食物或配偶。

研究人員將該基因命名為「Daywake」。「這個基因有助於行為的靈活性,即在天氣炎熱的時候躲避正午的陽光,但是在天氣涼爽的時候多參與有益於生存的活動。這可能幫助這些蒼蠅走出它們在赤道非洲的老家,成功地在世界各地的溫帶地區繁衍生息。」研究論文的共同作者、羅格斯大學 Isaac Edery 表示。

圖 | 在寒冷的日子裡,Daywake 基因激活以抑制果蠅的午睡傾向,可能因為它們需要花更多的時間尋找食物或配偶(來源:羅格斯大學高級生物技術與醫學中心)

Daywake 與先前記錄的生物鐘基因Period 相鄰,並略有重疊。Period 基因調控果蠅的晝夜節律,並控制每日的覺醒——睡眠周期。研究人員發現,生物鐘基因中的一段特定序列增加了 Daywake 活性,當果蠅暴露在低溫環境中時,這一過程的效率最高。不過,Daywake 基因抑制白天睡眠的活性,並不影響果蠅的夜間睡眠。

雖然人類不存在果蠅中的生物鐘基因,但我們的發現強調了夜間睡眠和白天午睡受不同機制控制,並為健康和生存提供獨立功能的觀點。」Edery 說。

研究人員認為,發現一個基因中的序列活動可以觸發附近基因的作用,這本身就是一個新發現,有望揭示果蠅和其他生物體中新的基因調控機制。

相關焦點

  • 昆明動物所闡明樹鼩OASL1基因的免疫反應調控功能
    樹鼩全基因組的解析(KIZ version 1, Nature Communications, 2013;KIZ version 2, Zoological Research, 2019),確定了樹鼩是靈長類動物的近親,並解釋了其用於人類疾病動物模型創建,尤其是病毒感染模型創建的遺傳基礎。
  • 蘋果由酸變甜 基因調控澱粉轉化
    昨日從中國科學院武漢植物園獲悉,該園專家已經找到其中奧秘,謎底在於主導蘋果澱粉轉化的基因。武漢植物園植物基因專家韓月澎介紹,蘋果屬於雙子葉植物,水稻則屬於單子葉禾本科植物;儘管它們都含有澱粉,但由於基因水平的差異導致澱粉合成時出現變化。澱粉本身沒有甜味,因此蘋果未成熟之前的味道主要來自蘋果酸,這是青蘋果口感酸澀的原因。
  • 基因表達調控
    2.簡述乳糖操縱子的結構及調控原理。3.轉錄激活調節的基本要素是什麼?4.真核基因表達調控的特點是什麼?5.簡述真核基因啟動子、增強子及轉錄因子的概念、結構和功能。6.RNAi是在什麼水平上對基因表達進行調控的?
  • 【Nature Biotechnology】高彩霞課題組利用基因編輯技術實現基因翻譯調控!!
    上遊開放閱讀框(uORF)元件調控基因翻譯正在成為控制下遊原始ORF(pORF)合成蛋白質的量一般機制。
  • 基因調控在多細胞生物出現中的作用 Cell 論文推薦
    在 Cell上,Sebé-Pedrós 等報告了對動物的微型表親 Capsaspora owczarzaki 的基因調控的研究。這個研究指出 Capsaspora 代表了基因調控機制進化的一個過渡狀態,並為研究這種機制如何在動物起源中的作用提供了基礎。
  • 揭示反義長鏈非編碼RNA順式調控基因轉錄的新模式
    沈曉驊課題組在《細胞幹細胞》發表論文揭示反義長鏈非編碼RNA順式調控基因轉錄的新模式  清華新聞網3月18日電 3月17日,清華大學醫學院沈曉驊課題組在《細胞幹細胞》(Cell Stem Cell)在線發表了題為《反義長鏈非編碼RNA調控基因表達和多能幹細胞分化
  • 第十六章 基因表達調控
    空間特異性:在個體生長、發育過程中,一種基因產物在個體的不同組織或器官中表達,即在個體的不同空間中出現;(例子:胰島素、胰蛋白) d. 細胞特異性或組織特異性:基因表達伴隨時間或階段順序所表現出的這種空間分布的差異,實際上是由細胞在器官的分布決定的。 e.基因表達譜:基因表達的種類和強度。③在某一特定時期或生長階段,基因組只有小部分基因出於表達狀態。
  • 動物所等Wip1調控中性粒細胞發育分化研究獲進展
    野生型P53誘導的磷酸酶1(Wild type p53-induced phosphatase 1,Wip1 )由PPM1D(protein phosphatase magnesium-dependent 1 delta)基因編碼。作為一種絲氨酸-蘇氨酸蛋白磷酸酶,Wip1具有致癌性,在乳腺癌、惡性腦瘤、卵巢癌等中都檢測到Wip1高表達。
  • PNAS 報導基因調控網絡建模新進展
    近日,國際權威學術期刊《PNAS》在線發表了由中國科學院數學與系統科學研究院和美國史丹福大學、清華大學等單位的科研人員合作的基因調控網絡建模的研究成果
  • 昆明動物所揭示肌萎縮側索硬化症相關蛋白TDP43穩定性調控新機制
    昆明動物所揭示肌萎縮側索硬化症相關蛋白TDP43穩定性調控新機制 2021-01-07 昆明動物研究所 【字體:大 中 小】
  • Nature:基因調控新機制
  • 我們找到了基因調控語法的羅塞塔石碑
    一些基因編碼產生特定蛋白質的指令,而另一些編碼調節其他基因的指令傳遞。現在,生物學與生物物理學教授羅伯·菲利普斯的實驗室開發了一種新工具,用於確定普通細菌中各種基因的調控方式。儘管大腸桿菌已經在生物學和生物工程領域用作模型生物數十年,但研究人員只了解約35%的基因的調控功能。菲利普斯實驗室闡明了近100種以前未表徵的基因是如何受到調控的,並為解碼其它基因奠定了基礎。
  • 基因的分子生物學筆記-原核生物的基因表達調控(全章重點)
    第16章 原核⽣物的基因調控知識點:1.基因表達由調控蛋⽩控制:答:調控蛋⽩可分為兩類:正調控蛋⽩或活化⼦(activator
  • 基因轉錄調控:共激活因子的多樣性及調控機制
    Roeder教授首先發現了真核生物RNA聚合酶I、II、III,從而開創了真核生物轉錄調控領域。隨後Roeder實驗室採用生物化學方法建立了體外轉錄系統,並利用該系統分離和鑑定了眾多關鍵轉錄調控因子,其中包括第一個真核轉錄因子TFIIIA、中介體複合物(mediator)以及多種通用轉錄因子(GTFs),並且揭示了染色質結構(包括組蛋白修飾)在表觀遺傳水平對基因轉錄的影響。
  • 動物所發現STING信號通路對神經幹細胞的調控作用
    在大腦發育過程中,每個過程都被基因與外部信號之間的相互作用精確地調節,任何異常的刺激均可能改變神經幹細胞的命運,進而影響大腦功能。已有研究證明,DNA損傷會影響神經幹細胞的增值與分化。STING信號通路已被證實是動物細胞自主性固有免疫系統的核心成分,在DNA損傷的情況下可被激活。
  • 真核基因表達以正性調控為主導
    換言之,真核基因表達以正性調控為主導,真核生物基因大部分是正調節機制的主要原因是染色質內儲存的DNA使大部分啟動子具有不可接觸性,因此,在其他調節作用不在的時候基因總是沉默的。另些採收正調節的原因是真核基因組太大及正調節作用更同單,高效。
  • 分子生物學複習資料——原核基因表達調控模式
    8.從DNA到蛋白質的過程稱為基因表達(gene expression),對這個過程的調節就稱為基因表達調控(generegulation或gene control)。9.基因表達調控主要表現在以下二方面:①轉錄水平上的調控(transcriptional regulation);②轉錄後水平上的調控(post-transcriptionalregulation)。
  • 上海生科院解析真核生物基因表達調控的新機制
    該研究揭示了染色質修飾與mRNA轉錄起始及加工的相互依存關係,兩者協同作用,以提高成熟mRNA及基因表達的水平。  生物體內編碼基因要正確執行其功能,需要經歷DNA的複製、轉錄和翻譯過程,即基因表達過程。真核生物基因表達的轉錄前水平調節是基因表達調控過程中最重要的環節,mRNA前體的轉錄起始在表觀遺傳學水平上受到多種轉錄因子以及染色質修飾與重塑的調控。
  • 昆明動物所毛炳宇組研究揭示ALS相關蛋白TDP43穩定性調控的新機制
    圖示RNF220調控脊髓運動神經元TDP43蛋白穩定性及ALS的發生發展全球範圍內的流行病學調查顯示,每年新發ALS患者為每10萬人中1-2例,發病率和患病率隨著年齡的增大而增加,大約10%的ALS為家族遺傳性,其餘為散發性。對ALS致病基因與致病機制的研究一直是本領域的研究熱點。
  • 清華醫學院林欣課題組發文闡述JNK1基因負調控抗真菌免疫反應的...
    清華醫學院林欣課題組發文闡述JNK1基因負調控抗真菌免疫反應的分子機制清華新聞網2月20日電 真菌感染是造成臨床免疫功能低下和缺陷病人死亡的重要原因,目前臨床可用的抗真菌藥物僅有康唑類等少數幾種,且較易產生耐藥性。激活和增強宿主固有免疫反應來抵抗真菌感染將為臨床治療提供一個新的途徑。