金斯瑞科普｜睡得少還不犯困，我也想要這樣的基因突變

在我們身邊，總有這樣一群人：他們晚上睡得晚，早上起得早，一整天都精神抖擻。他們可能是你身邊那個遊戲學習兩不落的室友，也可能是那個工作完成量極大的同事，還有可能是那個極度自律又永不停歇的老闆。每天8小時的睡眠使得普通人一生的三分之一都在深睡中度過，而他們，每天只需要4～6小時便可活力滿滿，簡直是天賦異稟！

圖片來源：網絡

這種神奇的能力是如何得到的？許多科學家對此進行了研究。但是，睡眠是一件非常複雜的生理現象，它受到許多調節網絡的同步調節。最近，頂級生物學期刊CELL子刊Current Biology發表了加州大學舊金山分校傅嫈惠教授和Louis J. Ptacek教授的研究成果Mutations in Metabotropic Glutamate Receptor 1 Contribute to Natural Short Sleep Trait（I類代謝型穀氨酸受體的突變有助於形成自然短期睡眠特質），向我們揭示了形成這種奇異能力背後的部分科學原因。

首先，他們在美國找到了兩個神奇的家族，這兩個家族沒有任何的聯繫，但是他們都有成員具有自然短期睡眠的特質，即：每天只需睡4～6小時就能保證正常的日常生活，對身體健康沒有任何負面影響。研究組通過對他們進行外顯子測序後發現：他們的I類代謝型穀氨酸受體（GRM1）均發生了突變。而且是不同位點的突變。研究者選擇重點關注於這個位點的原因也是因為GRM1參與著人體內廣泛的生理調控過程，先前有研究表明它可能調控Homer1a（一種重要的睡眠調控因子）。

圖片來源：文獻

測序及突變位點標記

然後，研究者開始研究這兩種突變會有什麼作用呢？他們發現，GRM1會影響細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）的功能。在先前的研究中，ERK信號是會影響相關神經元的興奮性突觸傳遞的。

於是，在前面這些體外實驗的基礎上，研究者小組通過CRISPR技術構建了上述兩種GRM1突變的小鼠模型。通過與野生型小鼠相比，攜帶兩種GRM1突變的小鼠每天的睡眠時間會短半小時左右！

圖片來源：文獻

突變小鼠的平均睡眠時間變短

（有顏色的為突變小鼠 星號表示具有統計學顯著意義）

傅嫈惠教授是研究人類晝夜節律行為領域的傑出學者，她發現了一系列調控晝夜節律的關鍵基因以及改變睡眠時間的遺傳因素。在她先前的研究中，也曾發現ADRB1、DEC2受體的突變均可以導致睡眠時間縮短。但是，參與人類睡眠周期的調控因子非常多，人類本身仍然是一個巨大的謎團。在老鼠身上構造類似的突變體可以明顯地看到它們的睡眠時間有顯著改變，在未來，她們可能會構建三種突變均有的老鼠，從而更深入地探究影響睡眠的相應機制。

GRM1突變在人類中非常罕見，在一萬個人中，大約只有4個人會攜帶這種突變基因。Dr.G不禁感慨：也許這就是天選之子吧！不過，隨著科學的進步，相信會有研究者通過對他們的基因型研究，可以一步步揭開人類睡眠的謎團，從而解決更多人類本身遇到的困難。

參考文獻：

1. Shi, G. et al. Mutations in Metabotropic Glutamate Receptor 1 Contribute to Natural Short Sleep Trait. Curr. Biol. 1–12 (2020). doi:10.1016/j.cub.2020.09.071

2. Xing, L. et al. Mutant neuropeptide S receptor reduces sleep duration with preserved memory consolidation. Sci. Transl. Med. 11, 1–12 (2019).