細(xì)胞告訴時間的三個基因

一個基因家族允許細(xì)胞通過調(diào)整負(fù)責(zé)常規(guī)睡眠 - 覺醒周期的生物鐘來適應(yīng)環(huán)境條件的日常變化。東京大學(xué)科學(xué)家的新發(fā)現(xiàn)首次揭示了晝夜調(diào)節(jié)可能與細(xì)胞應(yīng)激直接相關(guān)。

幾乎所有對光敏感的生物都會發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律。人類晝夜節(jié)律的問題與包括高血壓(高血壓)，代謝紊亂和失眠在內(nèi)的疾病有關(guān)。由于生物鐘的中斷，輪班工人和老年人患這些疾病的風(fēng)險增加。

負(fù)責(zé)這項工作的研究小組位于東京大學(xué)，由生物科學(xué)系的Yoshitaka Fukada教授和助理教授Hikari Yoshitane領(lǐng)導(dǎo)。最新結(jié)果源于一系列正在進行的實驗，并繼續(xù)以實驗室對晝夜節(jié)律研究的興趣為基礎(chǔ)。由藥物研究生院的Hidenori Ichijo教授領(lǐng)導(dǎo)的合作者開發(fā)了實驗中使用的獨特小鼠。

研究人員使用缺少三種基因的細(xì)胞和小鼠：凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1,2和3(Ask1，Ask2，Ask3)。在細(xì)胞和小鼠的結(jié)果中，Ask基因?qū)τ陧憫?yīng)環(huán)境的突然變化和隨時間的逐漸變化是必要的。

沒有Ask基因的細(xì)胞沒有顯示出在鹽或糖濃度過高或過低的環(huán)境中生長的正常細(xì)胞所預(yù)期的晝夜節(jié)律變化。沒有Ask基因的細(xì)胞也不受細(xì)胞積累過多氧化應(yīng)激后預(yù)期的變化的影響。由于化學(xué)平衡的變化，不受控制的氧化應(yīng)激會在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生潛在的毒性環(huán)境。

“這個領(lǐng)域的許多研究人員長期以來一直懷疑氧化應(yīng)激和晝夜節(jié)律在某種程度上是相互關(guān)聯(lián)的，因為我們甚至在古代生物體中看到了光合作用和DNA復(fù)制的循環(huán);光合作用需要陽光并產(chǎn)生可以破壞DNA的自由基，因此細(xì)胞推遲DNA復(fù)制光合作用已停止，直到夜間細(xì)胞分裂。我們對結(jié)果感到非常興奮，因為我們可以通過Ask基因連接氧化應(yīng)激和晝夜調(diào)節(jié)來接近生物鐘的起源，“Fukada說。

通過觀察小鼠行為進一步支持細(xì)胞中的結(jié)果。正常小鼠可以在夜間意外曝光后第二天早上改變他們的喚醒時間，這可以通過他們在車輪上的活動來衡量。沒有Ask基因的小鼠具有較低的同步其生物鐘與環(huán)境光暗周期變化的能力。

“我們的夢想是擁有一種調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的工具。像我們的研究這樣的基礎(chǔ)科學(xué)可以為以后的藥物發(fā)現(xiàn)工作提供一些線索，”Yoshitane說。

東京大學(xué)計劃繼續(xù)研究將Ask基因與氧化應(yīng)激聯(lián)系起來的詳細(xì)細(xì)胞機制以及影響晝夜節(jié)律的潛在方法。

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