Bmal1基因或许并不是控制机体昼夜节律钟的必要调节子

2020-03-04 绿谷生物 Science
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在机体中广泛存在的Bmal1基因被认为能作为机体主要的分子计时器的关键部分,但近日一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中,来自宾夕法尼亚大学Perelman医学院等机构的科学家们通过对动物模型进行研究发现,机体的组织能够持续遵循24小时的昼夜节律,24小时的昼夜分子时钟能影响从机体睡眠到代谢等多项日常功能,即使在没有外界刺激的情况下(比如光或温度的变化),其也会影响身体的周期变化;研究者表示,Bmal1或能明显影响某些昼夜节律,这一过程通常会被更为复杂的系统所控制,而且生物时钟的其它驱动因素也是存在的。

利用来自小鼠机体的皮肤成纤维细胞和肝脏组织切片、以及昼夜节律研究的一部分组织,研究人员剔除了Bmal1基因,并将组织与光、温度及其它引发24小时活动的外部因素隔离,即使在这种情况下,在细胞基因和蛋白质水平下,组织仍然会表现出正常的24小时振荡(昼夜节律反应),并持续2-3天。这一研究发现表明,目前研究人员对于昼夜节律的理解还并不全面,这或许就为研究人员聚焦研究大约30种特定的基因和蛋白质奠定了一定的基础。

研究者Akhilesh B. Reddy博士表示,昼夜节律是机体中存在的一种递阶系统,而且Bmal1基因对于制造大脑的时钟周期至关重要,这个大脑时钟位于一个称之为“视交叉上核”的位置,就好像管弦乐队的指挥一样;如果通过剔除Bmal1基因来移除“管弦乐队指挥”的话,音乐师(机体中的组织)就能够继续保持自身24小时的节奏;因此,虽然一个活跃的指挥家确实会影响和指导乐队,但指挥家的缺席并不意味着所有的昼夜节律过程都不会发生,机体的组织和细胞仍然会有自然的节奏。

许多组织都会在没有遵循正常睡眠模式时受到影响,因此机体的昼夜节律就会被打乱,皮肤细胞需要睡眠才能够进行重要的修复,上夜班、经常换班或经常出差的人群机体的新陈代谢可能会发生变化,从而就会诱发机体对葡萄糖耐受不良,久而久之就会引发机体患上2型糖尿病,尽管目前背后的原因尚不清楚,但研究人员发现,上夜班的女性罹患乳腺癌的可能性或许更大。

研究者Reddy表示,机体全身的细胞在醒着的时候和睡眠中状态下都会发挥某些功能,当昼夜节律钟发生改变(比如轮班工作)时,揭示影响昼夜节律的所有特定分子机制对于开发靶向作用健康组织的新型疗法至关重要。下一步研究人员计划对30种特殊蛋白进行调查,无论Bmal1是否存在,这些蛋白质或许都能发挥重要的作用。尽管本文研究结果表明,目前我们对于分子昼夜节律作为一个科学共识的理解还不完整,但研究人员很高兴现在他们能够更加全面地了解控制机体内部时钟的未知过程。

Sandipan Ray, Utham K. Valekunja, Alessandra Stangherlin, et al. Circadian rhythms in the absence of the clock gene Bmal1Science (2020). DOI: 10.1126/science.aaw7365