生物钟研究获重要进展

人类早已知道，某些生物的活动是按照时间的变化（昼夜交替、四季变更或潮汐涨落等）来进行的，具有周期性的节律，这种规律被称为生物钟（Circadian Clock）。由于生物钟在生物学的基础理论研究，以及治疗学等方面占据了独特的位置，因此一直以来都是科学家们研究的一个重点，本期《科学》（12月14日）和《自然》（12月13日）有两个独立的研究小组分别在这一方面获得了重要的研究结果。
 
第一篇文章来自英国剑桥大学植物学系以及英国约克大学生物系，这里的研究人员发现了植物应答环境改变的一个关键生物钟分子。
 
植物和动物的细胞生物钟都包含了基因表达的许多反馈环，其中一系列的基因能相互激活或者相互抑制，从而形成生物钟模式，然而在这篇文章中，研究人员惊讶的发现，不是一个蛋白或者基因，而是一个称为环腺苷二磷酸核糖（cyclic adenosine diphosphate ribose，cADPR）在其中扮演了重要的角色。这一发现改变了我们目前对于生物钟构架的概念——认为仅仅只需要细胞核中基因表达loops，实际上这个过程需要整个细胞中的组分形成的信号网络。
 
研究人员发现干扰cADPR信号会导致生物钟的时间紊乱，比如说，消除cADPR会让生物钟失准，走慢，因此研究人员认为cADPR信号是帮助优化植物生长的时间系统中的一个重要组成部分。
 
而且，在遇到譬如旱灾，盐胁迫等环境胁迫，植物细胞中的cADPR分子也会参与对抗过程，这些信号引发细胞的一些应答，用于帮助细胞度过难关。这个分子整合进生物钟过程为生物时间时序的改变或稳定提供了一个系统，从而确保细胞能在环境改变中存活。
 
在第二篇文章中，来自加州大学欧文分校（University of California,Irvine），日本东邦大学（Toho University）的研究人员在之前研究的基础上发现，激活生理节奏的基因CLOCK的绑定BMAL1蛋白上的单个氨基酸经过修改，会触发与生理节奏有关的遗传事件。
 
他们之前的研究证明CLOCK能作为一种酶对染色质进行修改，此次通过进一步分析，研究人员惊讶的发现这一单个氨基酸的改变能激活生物钟机制，文章通讯作者Paolo
 
Sassone-Corsi表示，“这个触发作用如此精确，看起来它就像是一个可以用化合物进行调控的完美标靶。在生物学中看到如此精确的分子调控总是让人心旷神怡”，同时他也提出如果这个氨基酸的修改过程受到了任何形式的损害，那么整个分子开关机制就会失效，而这就有可能导致与生理节奏有关的疾病。目前，他和研究小组正在测试能够以此为标靶的抗体。
 
这是迄今为止得到的关于人体生理节奏研究最明确的信息，能为失眠以及其它相关疾病的药物治疗确定了精确的标靶。由于生物钟扰乱对于人体的健康有重要的影响，包括失眠、抑郁、心脏病、癌症以及神经退化紊乱等在内的多种疾病都与此有关。因此能找到精确的治疗标靶能解决许多问题，目前Sassone-Corsi等人下一步将研究以此为靶标的抗体。
 
（《科学》（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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