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南大徐璎教授《Cell reports》解析夜食综合症基因突变

2014.5.23

对于大多数人来说，醒着的一天之中，要吃一顿饭或点心的时间是可预见的。但是对于患有一种罕见综合症的人来说，饥饿感会在不必要的时间袭来，中断睡觉并导致暴饮暴食。

　　最近，南京大学、苏州大学、美国索尔克生物研究所和复旦大学等处的科学家，发现了一对基因，通常情况下，它们可使饮食表与日常睡眠节律保持同步，但是，当这两个基因发生突变时，可能会导致所谓的夜食综合症。在其中一个基因发生突变的小鼠中，饮食模式发生了变化，引起异常的进餐时间和体重增加。相关研究结果发表在2014年5月22日的《Cell Reports》。

　　本文共同通讯作者是南京大学医学院模式动物研究所的徐璎教授。徐璎，女，博导，国家杰出青年科学基金获得者。1962年出生于江苏苏州，1994年赴日留学。1997年获日本琦玉医科大学病理学博士学位，2001年获东京大学医学部细胞生物学博士学位，2001-2003年出任日本YS新技术研究所主任研究员，2003-2006年在美国加州大学旧金山分校神经科学部门进行博士后研究工作。2006年回国，现为南京大学模式动物研究所教授。先后在Nature、Cell、JBC、PNAS等国际著名学术期刊发表论文，相关新闻：南京大学发PNAS文章破解生物钟奥秘。

　　本文另一位通讯作者为美国索尔克研究所调节生物学实验室副教授Satchidananda Panda，他表示：“我们真的没想到，我们能够解耦睡眠-觉醒循环和饮食周期，特别是用一个简单的突变。它可能解答未来关于如何调节这些周期的一大堆问题。”

　　十多年前，研究人员发现，有遗传性睡眠障碍的人，通常在一个称为PER2的蛋白质上携带一个特殊的突变。这个突变位于蛋白质上可被磷酸化（与一个磷酸化学物质结合，改变蛋白质的功能）的一个区域。人类有三个PER（或周期、基因），所有都被认为在日常生物钟中发挥一定作用，并且它们都含有相同的磷酸化位点。

　　徐璎带领的研究小组与美国索尔克生物研究所的科学家们联手合作，检测PER1相应部位的突变是否具有与PER2突变相同的作用，引起睡觉障碍。他们培育了缺乏小鼠周期基因的小鼠模型，并加入磷酸化位点带有突变的人类PER1或PER2。正如预期的那样，携带PER2突变的小鼠具有睡眠缺陷，打盹的时间比平时早。但是PER1突变却不是这样。

　　研究人员发现，缺乏PER1的小鼠，它们的睡眠-觉醒周期没有明显的缺陷。相反，当研究人员研究它们的新陈代谢时，却突然发现了翻天覆地的变化。具有PER1磷酸化缺陷的小鼠，比其它小鼠的吃饭时间更早——与它们的睡眠时间重叠，并且在一天当中吃的食物更多。当研究人员观察PER1蛋白质的分子细节时，他们发现，这些突变的PER1可在引起夜间更低的蛋白质水平，白天更高的水平，每当细胞产生该蛋白质时，其降解的速度更快。

　　研究人员推测，在正常情况下，PER1和PER2是保持同步的，因为它们具有相同的磷酸化位点，它们在相同的时间打开和关闭，保持睡眠和饮食周期的均衡。但是如果其中一个基因发生突变，就可以打破这一环节，并导致非周期的饮食和睡眠。

　　Panda指出：“很长一段时间以来，人们忽视了夜间进食综合征。小鼠中的这些结果，实际上可能是该综合征的遗传基础。”然而，研究人员还没有测试过，是否具有夜食综合征的人都具有PER1突变。

　　当该研究小组限制小鼠获取食物，只提供它们正常小鼠的饭量时，他们发现，即使具有PER1基因突变，小鼠也能保持正常的体重。经过10周的随访，这些携带PER1突变但定时获取食物的小鼠，与正常小鼠没有显著差异。这告诉研究人员，PER1引起的体重增加，完全是由进餐时间差造成的，而不是其他的代谢缺陷。

　　接下来，研究人员希望研究PER1究竟如何控制食欲和饮食行为，是否它的分子活动是通过肝脏、脂肪细胞、大脑或其他器官完成的。

基因突变研究

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