Cell子刊：单细胞中的生物钟

　　我们的生物钟位于大脑视交叉上核的一万多个神经元中，实际上类似的生物钟也存在于我们体内几乎所有细胞内。瑞士日内瓦大学分子生物学系Ueli Schibler教授及其研究团队就在体外培养的细胞中研究了生物钟的分子机制，他们在单细胞中实时观察了生物钟分子齿轮对基因表达的节律性控制，这篇文章发表在Cell旗下的Molecular Cell杂志上。

　　单个活细胞中的基因调控

　　鉴于DBP蛋白具有调控解毒酶的重要作用，瑞士日内瓦大学的研究人员对DBP基因节律性转录背后的分子机制很感兴趣。为此，该研究团队在显微镜下直接观察单个活细胞，分析生物钟分子“齿轮”控制DBP基因活性节律的机制。科学家构建了基因工程细胞系，这种细胞中含有DBP基因拷贝的串联排列，随后他们监测了发荧光的BMAL1融合蛋白与DBP的结合情况。研究显示，生物钟元件BMAL1有规律的结合到DBP基因上，控制着DBP基因的日常转录。“这是人们首次在单个细胞中实时观察到转录因子与节律基因的结合，”文章第一作者，Markus Stratmann解释道。

　　生物钟转录因子的牺牲

　　令人倍感惊奇的是，科学家们发现生物钟蛋白BMAL1在刺激DBP基因表达时会被摧毁。而且他们在深入研究后发现，是蛋白酶体负责摧毁结合在DBP基因上的BMAL1。

　　研究显示，要有效激活DBP基因就必须切除BMAL1蛋白，换句话说BMAL1蛋白为了实现其功能必须拥抱死亡。“在某种意义上，这些转录因子与雄性螳螂的命运挺相似。雄性螳螂在完成传宗接代的使命后就会被雌性螳螂吃掉，为其后代贡献自己的生命。”Markus Stratmann说。

　　目前，科学家们还不清楚为何DBP基因要发挥最佳功能就必须摧毁BMAL1蛋白。因为实际上，BMAL1分子在调节其他基因日常活性的时候并不需要被切除。不过研究人员指出，这些不需要摧毁BMAL1的基因比DBP基因晚数个小时才表达。这项研究揭示了生物钟在细胞中的分子机制，让人们进一步了解了转录因子 BMAL1对基因每日循环表达所产生的重大影响。