PNAS |每天只睡3小时也能精力充沛？中国科学院时广森等团队研究发现天生短睡眠人群或是基因开了挂！

全外显子组测序、定量蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学

研究通过对一位具有短睡眠特性的个体进行全外显子组测序，筛选出SIK3基因中的N783Y突变。该突变在哺乳动物和鸟类中高度保守，且在人群中频率极低（6.02×10^-5），排除了常见遗传变异的干扰。结合家族性短睡眠表型，首次在人类中建立了SIK3与自然短睡眠的直接关联，为短睡基因家族（DEC2、ADRB1、NPSR1、GRM1 后）新增第5个成员。

体外激酶实验表明，N783Y突变导致SIK3对底物HDAC4/5的磷酸化能力显著下降，证实其为功能丧失型突变。结构预测显示，突变位点位于脯氨酸富集区，该区域在野生型中呈无序构象，而酪氨酸的引入可能通过增加侧链环结构干扰局部动态，进而降低激酶活性。周边氨基酸（如S779）的突变实验进一步表明，该区域的微结构变化对SIK3酶活具有关键调控作用，为解析突变机制提供了结构生物学证据。

通过 CRISPR 技术构建 Sik3 ^NY/NY纯合突变小鼠表现出明确的短睡眠表型：每日总睡眠时长减少31.8分钟，睡眠剥夺后反弹睡眠减少54分钟，且非快速眼动睡眠（NREM）期间的 δ 波功率（反映睡眠深度）显著增加。这表明突变小鼠的睡眠压力感知系统正常，但睡眠需求内在降低，与人类短睡眠者“少睡但精力充沛”的特征一致。杂合子小鼠（Sik3^NY/+）未表现出明显表型，提示突变需纯合状态才能引发显著短睡眠。

对 WT 和 Sik3 ^NY/NY小鼠前脑进行磷酸化蛋白质组学分析（Fig4），发现 782 个磷酸位点（6.7%）显著改变，其中 68.1% 为低磷酸化，且主要富集于突触相关蛋白（如突触后密度蛋白、突触囊泡运输蛋白）。进一步分析显示，这些磷酸化变化与蛋白丰度无关，表明SIK3主要通过动态磷酸化修饰而非转录调控影响睡眠。

进一步分析显示（Fig5），18.2% 的差异磷酸化位点位于已知突触蛋白，47.2% 的差异磷酸化蛋白为突触蛋白。突触睡眠需求指数蛋白（SNIPPs）在突变小鼠中多为低磷酸化，与功能获得型突变（Sleepy 小鼠）的高磷酸化趋势相反，揭示了 SIK3 活性与突触磷酸化网络的直接关联。

通过激酶-底物富集分析（KSEA）和 MEME 基序预测，发现 SIK3-N783Y 突变导致蛋白激酶 A（PKA）活性下调、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK1/3）活性上调，两者通过调控突触蛋白磷酸化参与睡眠-觉醒周期。PKA底物磷酸化水平下降与 MAPK底物磷酸化上升形成协同效应，可能通过重塑突触稳态解偶联睡眠需求与神经功能。此外，突变影响的激酶网络还涉及 MTOR、CAMK2 等突触相关信号通路，提示 SIK3 通过多激酶互作网络调控睡眠，而非单一通路独立作用。

该研究首次在人类中证实盐诱导激酶3（SIK3）的N783Y突变（783位天冬酰胺→酪氨酸）是自然短睡眠（NSS）的遗传基础，为人类短睡基因家族新增第5个成员。研究以 “人类遗传学+跨物种模型+深度组学” 的整合范式，破解了短睡眠的遗传密码。SIK3及其下游PKA/MAPK通路可作为“按需调节睡眠”的潜在药物靶标，同时为“天生短睡眠者”的基因诊断提供科学依据。