บทความอายุยืน

คุณเป็นนกฮูกกลางคืนหรือเปล่า? การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมอาจเป็นสาเหตุได้

คุณเป็นนกฮูกกลางคืนหรือเปล่า? การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมอาจเป็นสาเหตุได้
  • นกฮูกกลางคืนหรือที่รู้จักกันในชื่อความผิดปกติของระยะการนอนหลับล่าช้า มักหลับหลังตี 2 และมีปัญหาในการตื่นเช้า 

  • นักวิจัยพบการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมทั่วไปที่ทำให้นกฮูกนอนดึกโดยการเปลี่ยนองค์ประกอบสำคัญของจังหวะการเต้นของหัวใจ 

  • การกลายพันธุ์นี้ส่งผลต่อโปรตีนที่เรียกว่า cryptochrome ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่โปรตีนนาฬิกาชีวภาพหลัก ภูมิภาคที่ถูกแยกออกจาก cryptochrome จะทำให้ช่วงนาฬิการายวันยาวนานขึ้น ส่งผลให้ผู้คนนอนดึกและนอนน้อยลง

บทความนี้ถูกโพสต์ในห้องข่าว uc santa cruz:

การศึกษาใหม่โดยนักวิจัยจาก uc santa cruz แสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมทำให้นาฬิกาชีวภาพผิดจังหวะได้อย่างไร ทำให้เกิดอาการการนอนหลับทั่วไปที่เรียกว่าความผิดปกติของระยะการนอนหลับล่าช้า

ผู้ที่มีอาการนี้จะไม่สามารถนอนหลับได้จนถึงช่วงดึก (มักจะหลังตี 2) และมีปัญหาในการตื่นนอนในตอนเช้า ในปี 2017 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบการกลายพันธุ์ที่พบบ่อยอย่างน่าประหลาดใจที่ทำให้เกิดความผิดปกติของการนอนหลับโดยการเปลี่ยนองค์ประกอบสำคัญของนาฬิกาชีวภาพที่ช่วยรักษาจังหวะในแต่ละวันของร่างกาย การค้นพบใหม่นี้เผยแพร่เมื่อวันที่ 26 ตุลาคมใน การดำเนินการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติเผยกลไกระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องและชี้แนวทางการรักษาที่เป็นไปได้

“การกลายพันธุ์นี้มีผลกระทบอย่างมากต่อรูปแบบการนอนหลับของผู้คน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่จะระบุกลไกที่เป็นรูปธรรมในนาฬิกาชีวภาพที่เชื่อมโยงชีวเคมีของโปรตีนนี้กับการควบคุมพฤติกรรมการนอนหลับของมนุษย์” ผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง Carrie Partch ศาสตราจารย์วิชาเคมีและชีวเคมี กล่าว ที่ยูซี ซานตา ครูซ

วัฏจักรรายวันในแทบทุกแง่มุมของสรีรวิทยาของเรานั้นขับเคลื่อนโดยปฏิกิริยาเชิงวัฏจักรของโปรตีนนาฬิกาในเซลล์ของเรา ความแปรผันทางพันธุกรรมที่เปลี่ยนโปรตีนนาฬิกาสามารถเปลี่ยนจังหวะเวลาของนาฬิกาและทำให้เกิดความผิดปกติของระยะการนอนหลับได้ วงจรนาฬิกาที่สั้นลงจะทำให้ผู้คนเข้านอนและตื่นเร็วกว่าปกติ (เอฟเฟกต์ "ความสนุกสนานยามเช้า") ในขณะที่วงจรนาฬิกาที่นานขึ้นจะทำให้ผู้คนนอนดึกและนอนหลับใน (เอฟเฟกต์ "นกฮูกกลางคืน")

Partch กล่าวว่าการกลายพันธุ์ส่วนใหญ่ที่ทราบว่าจะเปลี่ยนนาฬิกานั้นมีน้อยมาก สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการเป็นเบาะแสในการทำความเข้าใจกลไกของนาฬิกา แต่การกลายพันธุ์ที่กำหนดอาจส่งผลกระทบเพียงหนึ่งในล้านคนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ตัวแปรทางพันธุกรรมที่ระบุในการศึกษาปี 2560 พบได้ในประมาณ 1 ใน 75 ของคนเชื้อสายยุโรป

การกลายพันธุ์นี้เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของระยะการนอนหลับล่าช้าบ่อยแค่ไหนยังไม่ชัดเจน parch กล่าว พฤติกรรมการนอนหลับมีความซับซ้อน ผู้คนนอนดึกด้วยเหตุผลหลายประการ และความผิดปกติก็วินิจฉัยได้ยาก ดังนั้นการค้นพบความแปรผันทางพันธุกรรมที่ค่อนข้างธรรมดาซึ่งสัมพันธ์กับความผิดปกติของช่วงการนอนหลับจึงเป็นการพัฒนาที่โดดเด่น

“เครื่องหมายทางพันธุกรรมนี้แพร่หลายมาก” Partch กล่าว "เรายังมีอีกมากที่ต้องเข้าใจเกี่ยวกับบทบาทของจังหวะเวลาที่ยาวนานขึ้นในการนอนหลับล่าช้า แต่การกลายพันธุ์ครั้งนี้เห็นได้ชัดว่าเป็นสาเหตุสำคัญของพฤติกรรมตอนดึกในมนุษย์"

การกลายพันธุ์นี้ส่งผลต่อโปรตีนที่เรียกว่า cryptochrome ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่โปรตีนนาฬิกาหลัก โปรตีนนาฬิกาสองตัว (clock และ bmal1) ก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนที่เปิดยีนของอีกสองยีน (คาบและคริปโตโครม) ซึ่งจากนั้นรวมกันเพื่อระงับการทำงานของคู่แรก จึงปิดตัวเองและเริ่มวงจรอีกครั้ง วงจรป้อนกลับนี้เป็นกลไกหลักของนาฬิกาชีวภาพ ซึ่งผลักดันให้เกิดความผันผวนในแต่ละวันของการทำงานของยีนและระดับโปรตีนทั่วร่างกาย

การกลายพันธุ์ของ cryptochrome ทำให้ส่วนเล็ก ๆ บน "หาง" ของโปรตีนหลุดออกไป และห้องทดลองของ partch พบว่าสิ่งนี้จะเปลี่ยนความแน่นหนาของ cryptochrome ที่ผูกกับ clock: bmal1 complex

“ภูมิภาคที่ถูกแยกออกนั้นควบคุมกิจกรรมของ cryptochrome ในลักษณะที่นำไปสู่นาฬิกาแบบ 24 ชั่วโมง” Partch อธิบาย “หากไม่มีมัน คริปโตโครมจะเกาะกันแน่นยิ่งขึ้นและขยายความยาวของนาฬิกาในแต่ละวัน”

การจับกันของโปรตีนเชิงซ้อนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกระเป๋าที่ส่วนหางที่หายไปมักจะแข่งขันกันและรบกวนการจับกันของส่วนที่เหลือของโปรตีนเชิงซ้อน

“การที่พันธมิตรที่ซับซ้อนผูกมัดกับกระเป๋าใบนี้แน่นหนาแค่ไหนจะเป็นตัวกำหนดว่านาฬิกาเดินเร็วแค่ไหน” Partch อธิบาย “สิ่งนี้บอกเราว่าเราควรมองหายาที่ผูกติดกับกระเป๋านั้นและสามารถตอบสนองจุดประสงค์เดียวกันกับหางของ cryptochrome”

ขณะนี้ห้องทดลองของ partch กำลังดำเนินการดังกล่าว โดยดำเนินการตรวจคัดกรองเพื่อระบุโมเลกุลที่เกาะติดกับกระเป๋าในโมเลกุลเชิงซ้อนของนาฬิกา “ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเราต้องกำหนดเป้าหมายกระเป๋านั้นเพื่อพัฒนาวิธีการรักษาที่อาจทำให้นาฬิกาสำหรับผู้ที่มีความผิดปกติของระยะการนอนหลับล่าช้า” เธอกล่าว

Partch ได้ศึกษาโครงสร้างโมเลกุลและอันตรกิริยาของโปรตีนนาฬิกามาหลายปีแล้ว ในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อต้นปีนี้ ห้องแล็บของเธอแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์บางอย่างสามารถลดระยะเวลาของสัญญาณนาฬิกาได้อย่างไร โดยส่งผลต่อกลไกการเปลี่ยนระดับโมเลกุล ทำให้บางคนสนุกสนานในตอนเช้ามาก

เธอกล่าวว่าการศึกษาครั้งใหม่ได้รับแรงบันดาลใจจากรายงานปี 2560 เกี่ยวกับการกลายพันธุ์ของ cryptochrome จากห้องทดลองของ michael young ผู้ได้รับรางวัลโนเบลจากมหาวิทยาลัย rockefeller บทความนี้เพิ่งออกมาเมื่อผู้เขียนคนแรก gian carlo parico เข้าร่วมห้องทดลองของ partch ในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา และเขาตั้งใจที่จะค้นพบกลไกระดับโมเลกุลที่รับผิดชอบต่อผลกระทบของการกลายพันธุ์

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน การดำเนินการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ในเดือนตุลาคม 2563 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า