来自德克萨斯 A&M 大学、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院和费城儿童医院 (CHOP) 的研究人员参与的一项研究工作利用人类基因组学确定了一种新的遗传途径，该途径涉及调节从果蝇到人类的睡眠——一种新的可能为失眠和其他睡眠相关疾病的新疗法铺平道路的洞察力。
德克萨斯 A&M 遗传学家和进化生物学家 Alex Keene 与宾夕法尼亚大学的 Allan Pack 和 Philip Gehrman 以及 CHOP 的 Struan Grant 合作进行了这项开创性的研究，该研究发表在《科学进展》上。
“人们已经付出了巨大的努力来利用人类基因组研究来寻找睡眠基因，”基恩说。“一些研究涉及数十万人。但动物模型的验证和测试对于理解功能至关重要。我们在这里实现了这一点，主要是因为我们每个人都带来了不同的专业知识领域，从而使这种合作取得了最终效果。”
基恩说，该团队的工作最令人兴奋的是，他们开发了一条管道，不是从模式生物开始，而是从实际的人类基因组学数据开始。
“有大量的人类全基因组关联研究 (GWAS) 可以识别与人类睡眠相关的遗传变异，”基恩说。“然而，验证它们是一个巨大的挑战。我们的团队使用了一种称为变异基因映射的基因组学方法来预测受每个遗传变异影响的基因。然后我们筛选了这些基因在果蝇中的作用。
“我们的研究发现，蛋白质功能修饰剂生物合成所需的 Pig-Q 基因突变会增加睡眠。然后我们在脊椎动物模型斑马鱼中对此进行了测试，并发现了类似的效果。因此，在人类中、苍蝇和斑马鱼，Pig-Q 与睡眠调节有关。”
Keene 说，该团队的下一步是研究一种常见的蛋白质修饰 GPI 锚生物合成对睡眠调节的作用。此外，他指出，该团队开发的从人类到果蝇到斑马鱼的管道将使他们不仅可以在功能上评估睡眠基因，还可以评估使用人类 GWAS 通常研究的其他特征，包括神经退行性变、衰老和记忆。
“了解基因如何调节睡眠以及该通路在睡眠调节中的作用，有助于揭示未来关于睡眠和睡眠障碍(如失眠)的发现，”宾夕法尼亚大学精神病学临床心理学副教授、临床心理学家 Gehrman 说。宾夕法尼亚时间生物学和睡眠研究所。“展望未来，我们将继续使用和研究该系统，以确定更多调节睡眠的基因，这可能为睡眠障碍的新疗法指明方向。”
基恩在他的生物钟研究中心附属实验室的研究处于进化和神经科学的交叉点，主要侧重于了解神经机制和睡眠的进化基础、记忆形成以及苍蝇和鱼类模型中的其他行为功能。具体来说，他研究了失去视力和睡眠能力的果蝇 (Drosophila melanogaster) 和墨西哥穴居鱼，目的是确定导致人类疾病(包括肥胖、糖尿病和心脏病)的行为选择的遗传基础。
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