生物鐘研究獲重要進展

人類早已知道，某些生物的活動是按照時間的變化（晝夜交替、四季變更或潮汐漲落等）來進行的，具有周期性的節律，這種規律被稱為生物鐘（Circadian Clock）。由于生物鐘在生物學的基礎理論研究，以及治療學等方面占據了獨特的位置，因此一直以來都是科學家們研究的一個重點，本期《科學》（12月14日）和《自然》（12月13日）有兩個獨立的研究小組分別在這一方面獲得了重要的研究結果。
 
第一篇文章來自英國劍橋大學植物學系以及英國約克大學生物系，這里的研究人員發現了植物應答環境改變的一個關鍵生物鐘分子。
 
植物和動物的細胞生物鐘都包含了基因表達的許多反饋環，其中一系列的基因能相互激活或者相互抑制，從而形成生物鐘模式，然而在這篇文章中，研究人員驚訝的發現，不是一個蛋白或者基因，而是一個稱為環腺苷二磷酸核糖（cyclic adenosine diphosphate ribose，cADPR）在其中扮演了重要的角色。這一發現改變了我們目前對于生物鐘構架的概念——認為僅僅只需要細胞核中基因表達loops，實際上這個過程需要整個細胞中的組分形成的信號網絡。
 
研究人員發現干擾cADPR信號會導致生物鐘的時間紊亂，比如說，消除cADPR會讓生物鐘失準，走慢，因此研究人員認為cADPR信號是幫助優化植物生長的時間系統中的一個重要組成部分。
 
而且，在遇到譬如旱災，鹽脅迫等環境脅迫，植物細胞中的cADPR分子也會參與對抗過程，這些信號引發細胞的一些應答，用于幫助細胞度過難關。這個分子整合進生物鐘過程為生物時間時序的改變或穩定提供了一個系統，從而確保細胞能在環境改變中存活。
 
在第二篇文章中，來自加州大學歐文分校（University of California,Irvine），日本東邦大學（Toho University）的研究人員在之前研究的基礎上發現，激活生理節奏的基因CLOCK的綁定BMAL1蛋白上的單個氨基酸經過修改，會觸發與生理節奏有關的遺傳事件。
 
他們之前的研究證明CLOCK能作為一種酶對染色質進行修改，此次通過進一步分析，研究人員驚訝的發現這一單個氨基酸的改變能激活生物鐘機制，文章通訊作者Paolo
 
Sassone-Corsi表示，“這個觸發作用如此精確，看起來它就像是一個可以用化合物進行調控的完美標靶。在生物學中看到如此精確的分子調控總是讓人心曠神怡”，同時他也提出如果這個氨基酸的修改過程受到了任何形式的損害，那么整個分子開關機制就會失效，而這就有可能導致與生理節奏有關的疾病。目前，他和研究小組正在測試能夠以此為標靶的抗體。
 
這是迄今為止得到的關于人體生理節奏研究最明確的信息，能為失眠以及其它相關疾病的藥物治療確定了精確的標靶。由于生物鐘擾亂對于人體的健康有重要的影響，包括失眠、抑郁、心臟病、癌癥以及神經退化紊亂等在內的多種疾病都與此有關。因此能找到精確的治療標靶能解決許多問題，目前Sassone-Corsi等人下一步將研究以此為靶標的抗體。
 
（《科學》（Science），Vol. 318. no. 5857, pp. 1789 - 1792，Antony N. Dodd，Alex A. R. Webb）
 
（《自然》（Nature），450, 1086-1090，13 December 2007，Jun Hirayama，Paolo Sassone-Corsi）
 
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