生活是按 24 小時(shí)計(jì)劃安排的。這種規(guī)律節(jié)奏的核心是生物鐘，幾乎所有器官、組織和細(xì)胞類(lèi)型中都存在計(jì)時(shí)員。當(dāng)時(shí)鐘出錯(cuò)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致睡眠中斷或各種疾病。
西北大學(xué)最近的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能有助于理解這個(gè)時(shí)鐘如何與日常周期相關(guān)聯(lián)。一組神經(jīng)生物學(xué)家已經(jīng)確定了一種名為 Tango10 的新基因，它對(duì)日常行為節(jié)律至關(guān)重要。該基因參與分子途徑，核心生物鐘（“齒輪”）通過(guò)該途徑控制時(shí)鐘（“手”）的細(xì)胞輸出以控制每日睡眠-覺(jué)醒周期。雖然這項(xiàng)研究是使用果蠅 Drosophila melanogaster 完成的，但這些發(fā)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)有影響。了解這條通路如何運(yùn)作可以導(dǎo)致治療睡眠問(wèn)題，并可以闡明與時(shí)鐘相關(guān)的人類(lèi)疾病，如抑郁癥、神經(jīng)退行性疾病和代謝疾病。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的晝夜節(jié)律專(zhuān)家拉維·阿拉達(dá)博士說(shuō)：“科學(xué)家們對(duì)時(shí)鐘的'齒輪’了解很多，但對(duì)'指針’、產(chǎn)生行為的地方或兩者之間的聯(lián)系知之甚少?！?/span>“我們想更好地了解每天'喚醒信號(hào)’的分子基礎(chǔ)，它提醒動(dòng)物是時(shí)候醒來(lái)了，”他說(shuō)?！霸谶@項(xiàng)研究中，我們專(zhuān)注于控制睡眠-覺(jué)醒周期的起搏器神經(jīng)元，并使用基因篩查來(lái)識(shí)別調(diào)節(jié)神經(jīng)元的基因?！?/span>Allada 是 Edgar C. Stuntz 神經(jīng)科學(xué)杰出教授和溫伯格文理學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)系主任。阿拉達(dá)還是西北大學(xué)睡眠和晝夜節(jié)律生物學(xué)中心的副主任。該研究將于 11 月 15 日當(dāng)周由美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊 (PNAS) 發(fā)表。Allada 是該論文的通訊作者。除了在 Allada 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的飛行實(shí)驗(yàn)外，西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)還與新澤西理工學(xué)院的 Casey Diekman 和 Matthew Moyeat 合作進(jìn)行了計(jì)算建模實(shí)驗(yàn)。西北大學(xué)的研究人員篩選了一些他們認(rèn)為可能對(duì)生物鐘的運(yùn)行和果蠅行為很重要的基因。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)叫做 Tango10 的基因。當(dāng)他們敲除這個(gè)基因時(shí)，果蠅失去了正常的 24 小時(shí)行為節(jié)奏。某些鉀電流減少，可能導(dǎo)致神經(jīng)元過(guò)度活躍，并導(dǎo)致規(guī)律節(jié)奏的喪失。在果蠅正常情況下，Tango10蛋白的水平隨晝夜節(jié)律而上下波動(dòng)，可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動(dòng)的上下波動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)動(dòng)物的睡眠-覺(jué)醒周期和行為。在缺乏 Tango10 基因的果蠅中，這種日常節(jié)奏被打亂了。“我們的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了我們對(duì)時(shí)鐘的核心齒輪如何控制指針的理解方面的分子空白，”Allada說(shuō)。Story Source:
Materials provided by Northwestern University. Original written by Megan Fellman. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Jongbin Lee, Chunghun Lim, Tae Hee Han, Tomas Andreani, Matthew Moye, Jack Curran, Eric Johnson, William L. Kath, Casey O. Diekman, Bridget C. Lear, Ravi Allada. The E3 ubiquitin ligase adaptor Tango10 links the core circadian clock to neuropeptide and behavioral rhythms. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (47): e2110767118 DOI: 10.1073/pnas.2110767118
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