饶毅最新研究：同一个分子通过不同下游通路分别促进睡眠和觉醒
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内源性的睡眠与外界刺激引起的唤醒是很重要的行为，然而其调控机制尚不清楚。
乙酰胆碱是最早被发现的神经递质，长期被认为参与睡眠和觉醒调控，但是其具体作用机制尚不明确。在这项研究中，北京大学研究生戴熙慧敏等通过分子生物学和遗传学方法，研究果蝇的睡眠和觉醒。
她们使用CRISPR-Cas9技术在果蝇中系统地构建了所有十三个乙酰胆碱受体的突变体，并调查了它们在睡眠与唤醒中的作用。发现有两个尼古丁型乙酰胆碱受体亚基nAChRα2 和 nAChRβ2 促进内源性睡眠，基因敲除后睡眠时长仅有野生型果蝇睡眠时长的一半；而有一个尼古丁型乙酰胆碱受体亚基nAChRα3促进外界刺激介导的唤醒，基因敲除后难以被外界刺激唤醒。由此她们提出：乙酰胆碱通过不同的受体亚基可能对睡眠起到不同的调控作用。
她们进一步通过构建基因敲入品系，结合遗传学操作、行为分析以及大脑成像等方法，发现这些受体分别在鱆胺类神经元与多巴胺类神经元中起作用。这些结果表明，内源性睡眠与外界刺激引起的唤醒由不同的通路所调控，并揭示了乙酰胆碱调控睡眠的分子与细胞机制。
本文发表于《Sleep》杂志，第一作者和通讯作者为戴熙慧敏，实验期间为北京大学饶毅实验室研究生、现为美国Brandeis大学诺奖得主Michael Rosbash博士后。
其他作者包括周恩兴、杨威、毛仁波、张文霞、饶毅。
饶毅实验室此前已发表三篇睡眠分子机理论文：
2017年钱永军等发现5羟色胺及其受体参与果蝇睡眠 （http://www.raolab.org/upfile/upfile/filet/PDF_2017-10-30_03-34-12.pdf）
2018年张娴等验证5羟色胺确实参与小鼠睡眠
（http://www.raolab.org/upfile/file/20180521125305_378658_45011.pdf）
2018年戴熙慧敏和周恩兴等发现肠道细胞合成D型丝氨酸、通过神经细胞调节果蝇睡眠
（http://www.raolab.org/upfile/file/20190508042009_960352_66465.pdf）
2021年戴熙慧敏的文章链接为：https://academic.oup.com/sleep/advance-article-abstract/doi/10.1093/sleep/zsab017/6119684
英文摘要：
Sleep and arousal are both important for animals. The neurotransmitter acetylcholine (ACh) has long been found to promote both sleep and arousal in mammals, an apparent paradox which has also been found to exist in flies, causing much confusion in understanding sleep and arousal. Here we have systematically studied all 13 ACh receptors (AChRs)in Drosophila to understand mechanisms underlyingACh function in sleep and arousal. We found that exogenous stimuli-induced arousal was decreased in nAChRα3 mutants, whereas sleep was decreased in nAChRα2 and nAChRβ2 mutants. nAChRα3 functions in dopaminergic neurons to promote exogenous stimuli-induced arousal, whereas nAChRα2 and β2function in octopaminergic neurons to promote sleep. Our studies have revealed that a single transmitter can promote endogenous sleep and exogenous stimuli-induced arousal through distinct receptors in different types of downstream neurons.
本文来源：饶毅科学 公众号
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