冬眠是大自然最奇怪的怪癖之一，它會(huì)誘使熊和其他哺乳動(dòng)物增加巨大的體重，這對(duì)人類來(lái)說(shuō)是不健康的，因此它們可以忍受數(shù)月的沉睡。然而，當(dāng)這些動(dòng)物重新出現(xiàn)時(shí)，它們將像以往一樣健康?，F(xiàn)在，猶他州健康大學(xué)的科學(xué)家們說(shuō)，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有關(guān)這種現(xiàn)象的新的遺傳線索，可以使人們更好地了解和治療肥胖癥和代謝紊亂，這些疾病困擾著全世界成千上萬(wàn)的人。

神經(jīng)學(xué)與解剖學(xué)系副教授克里斯托弗·格雷格(Christopher Gregg)博士說(shuō)：“冬眠者已經(jīng)發(fā)展出控制自己的新陳代謝的強(qiáng)大能力。” “新陳代謝影響了許多不同疾病的風(fēng)險(xiǎn)，包括肥胖，2型糖尿病，癌癥和阿爾茨海默氏病。我們相信，了解與冬眠有關(guān)的基因組部分將有助于我們學(xué)習(xí)控制某些主要疾病的風(fēng)險(xiǎn)。這項(xiàng)新研究給我們帶來(lái)的一大驚喜是，基因組的這些重要部分對(duì)我們隱藏了98%的不包含基因的基因組-我們過(guò)去將其稱為“垃圾DNA”。”

該研究發(fā)表在2019年11月26日的Cell Reports中。

在先前的研究中，格雷格(Gregg)實(shí)驗(yàn)室的生物信息學(xué)家格里格(Gregg)和埃利奧特·弗里斯(Elliot Ferris)搜尋了哺乳動(dòng)物基因組，以尋找遺傳“開(kāi)關(guān)”或調(diào)節(jié)成分的證據(jù)，這些基因可以幫助解釋某些動(dòng)物為何進(jìn)化出“生物醫(yī)學(xué)超級(jí)大國(guó)”，例如大象的抗癌性或血凝塊。海豚的抵抗力。他們發(fā)現(xiàn)了成千上萬(wàn)的新遺傳元素，有助于揭示與這些性狀有關(guān)的人類基因組部分。

在這項(xiàng)新的研究中，Gregg和Ferris試圖確定冬眠物種是否可以幫助檢測(cè)在控制肥胖癥(全球流行)中起重要作用的基因組部分。

研究人員關(guān)注了在全世界不同棲息地中發(fā)現(xiàn)的四種冬眠哺乳動(dòng)物：十三只排成一排的地松鼠，小棕蝙蝠，灰鼠狐猴和馬達(dá)加斯加小刺猬Tenrec。在比較了它們的基因組之后，格雷格的研究小組得出結(jié)論，這些哺乳動(dòng)物已經(jīng)獨(dú)立進(jìn)化出短的，非編碼的DNA片段，稱為平行加速區(qū)。他們發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域不成比例地位于與人類肥胖相關(guān)的基因附近。

為了鞏固這一聯(lián)系，研究人員檢查了與普拉德-威利綜合癥(PWS)有關(guān)的基因，該病是一種人類遺傳性疾病，會(huì)引起食欲不振并導(dǎo)致病態(tài)肥胖。他們發(fā)現(xiàn)與PWS連鎖的基因相比，與綜合征無(wú)關(guān)的基因還具有更多的冬眠加速器區(qū)域。

基于這一發(fā)現(xiàn)和其他發(fā)現(xiàn)，Gregg和Ferris認(rèn)為，與不冬眠的哺乳動(dòng)物相比，冬眠者已經(jīng)進(jìn)化出了“關(guān)閉”控制肥胖基因活性的特定遺傳元件的方法。這些新發(fā)現(xiàn)的元素可以提高我們學(xué)習(xí)如何評(píng)估和控制人類肥胖風(fēng)險(xiǎn)的能力。

費(fèi)里斯說(shuō)：“我們的結(jié)果表明，在成千上萬(wàn)的人的研究中，冬眠器加速區(qū)域富含與肥胖相關(guān)的基因附近，以及與肥胖癥綜合癥相關(guān)的附近基因。” “因此，通過(guò)將人類和冬眠動(dòng)物的數(shù)據(jù)匯總在一起，我們能夠發(fā)現(xiàn)基因組中候選的主要調(diào)控開(kāi)關(guān)，以控制哺乳動(dòng)物的肥胖癥。”

研究人員總共確定了364種潛在的遺傳元件，它們可能在調(diào)節(jié)冬眠和肥胖方面發(fā)揮作用。他們目前正在使用由Huntsman Cancer Institute的研究人員Jason Gertz博士開(kāi)發(fā)的專用CRISPR表觀基因組編輯技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室小鼠中測(cè)試這些成分。

格雷格說(shuō)：“由于肥胖和新陳代謝會(huì)影響許多不同疾病的風(fēng)險(xiǎn)，因此基因組這些部分的發(fā)現(xiàn)確實(shí)令人興奮，為許多重要的新研究方向奠定了基礎(chǔ)。” “我們有針對(duì)衰老，癡呆和代謝綜合征的新項(xiàng)目。”

這項(xiàng)研究的標(biāo)題是“遙遠(yuǎn)的冬眠者的平行加速進(jìn)化揭示了候選的順式調(diào)控元件和調(diào)控哺乳動(dòng)物肥胖的遺傳回路。”