索爾克團(tuán)隊(duì)首先發(fā)現(xiàn)了控制人體晝夜節(jié)律強(qiáng)度的蛋白質(zhì)
每天中午,你體內(nèi)的基因和蛋白質(zhì)水平與午夜時(shí)截然不同。生理活動(dòng)的24小時(shí)周期被打亂,這就是為什么時(shí)差或晚上睡不好會(huì)改變你的食欲和白天的睡眠模式,甚至?xí)?dǎo)致心臟病、睡眠障礙和癌癥等疾病。
現(xiàn)在,索爾克研究所和合作者的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵的球員叫做REV-ERBα-that控制的力量的蛋白質(zhì)在哺乳動(dòng)物的晝夜節(jié)律。這一發(fā)現(xiàn)在該領(lǐng)域是不尋常的,因?yàn)榇蠖鄶?shù)晝夜節(jié)律基因和蛋白質(zhì)只會(huì)改變每日周期的時(shí)間或長(zhǎng)度。
貝多芬第九交響曲”是否在你的立體聲或交響樂的基因在我們的身體,都需要聽到的音量,“資深作者羅納德·埃文斯說,沙克的基因表達(dá)實(shí)驗(yàn)室主任霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員,持有人的椅子在分子和發(fā)育生物學(xué)。“我們最近的工作描述REV-ERBα充當(dāng)分子導(dǎo)體允許成千上萬的基因的數(shù)量或活動(dòng)上下打。”
埃文斯補(bǔ)充說,僅僅干擾晝夜節(jié)律周期的振幅或強(qiáng)度組成部分,就足以改變激素水平,包括那些在早晨叫醒我們的激素水平。這意味著基因波動(dòng)幅度較低的人在白天可能感到情緒低落,精力也更少。研究結(jié)果發(fā)表在2016年5月26日的《細(xì)胞》雜志上。
此前該領(lǐng)域的研究揭示了晝夜節(jié)律的基因,并展示了改變這些晝夜節(jié)律基因如何改變晝夜節(jié)律的時(shí)間,使晝夜節(jié)律比24小時(shí)更長(zhǎng)或更短。2012年,埃文斯的集團(tuán)表明REV-ERBα綁定到這些生理基因,進(jìn)而抑制,影響他們表示當(dāng)白天或晚上。
“我們看到REV-ERBα與所有這些交互circadian-related基因,”趙宣說,埃文斯實(shí)驗(yàn)室研究助理和這篇論文的第一作者。“所以我們想知道它是否在晝夜節(jié)律中扮演更重要的角色。”
在新的工作中,團(tuán)隊(duì)分析了水平和分子特征REV-ERBα小鼠的肝臟中。他們發(fā)現(xiàn)白天水平見頂后,兩種蛋白質(zhì),CDK1 FBXW7,與REV-ERBα幫助降低其水平半夜的低點(diǎn)。
當(dāng)埃文斯和他的同事針對(duì)這些蛋白質(zhì)阻止退化REV-ERBα小鼠的肝臟中,日常的波動(dòng)基因表達(dá)被抑制,但周期的時(shí)間不受影響。有趣的是,僅僅改變基因表達(dá)振蕩的幅度就會(huì)嚴(yán)重影響新陳代謝,擾亂血液中脂肪和糖的水平。
“這項(xiàng)研究為生物鐘在調(diào)節(jié)葡萄糖和脂質(zhì)代謝方面的關(guān)鍵作用提供了令人信服的分子證據(jù),并為治療干預(yù)指明了新的潛在途徑,”斯克里普斯研究所所長(zhǎng)史蒂夫·凱(Steve Kay)說。
這是科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)控制晝夜節(jié)律周期的振幅而不是時(shí)間的方法。此外,老鼠缺乏REV-ERBα發(fā)達(dá)脂肪肝,強(qiáng)調(diào)調(diào)節(jié)周期的強(qiáng)度的重要性。
“我們認(rèn)為,如果你的晝夜節(jié)律周期‘弱’,你就無法獲得足夠的信號(hào)來影響生理,”趙說。“相反,擁有一個(gè)額外的‘強(qiáng)大’晝夜節(jié)律周期可能并不好。”進(jìn)化給了我們一個(gè)“恰到好處”的生理周期,這對(duì)我們的健康是最優(yōu)的。
研究人員希望研究阻斷CDK1的藥物化合物是否有治療晝夜節(jié)律紊亂的潛力。
“從藥理學(xué)上說,我們可以操縱這個(gè)系統(tǒng),”索爾克大學(xué)的資深科學(xué)家、論文的共同通訊作者邁克爾·唐斯(Michael Downes)說。“我們?cè)搅私馊绾巫龅竭@一點(diǎn),就越能更好地治療與晝夜節(jié)律周期相關(guān)的代謝疾病和癌癥。”
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