南京大學(xué)PNAS解讀生物鐘的奧秘

【資料簡(jiǎn)介】

哺乳動(dòng)物生物鐘是由環(huán)環(huán)相扣的反饋回路組成，近日，南京大學(xué)模式動(dòng)物研究所、美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校等處的研究人員揭示FBXL3在生物節(jié)律反饋環(huán)路中扮演了兩種不同的角色，由此提出了周期確定和維持生物鐘正常工作的新機(jī)制。相關(guān)研究論文于2013年3月5日在線發(fā)表在PNAS雜志上。

來(lái)自南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院，美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校等處的研究人員通過(guò)揭示一種蛋白在哺乳動(dòng)物生物節(jié)律反饋環(huán)路中的雙重作用，揭示出了一種周期確定和維持生物鐘正常工作的新機(jī)制。相關(guān)研究論文于2013年3月5日在線發(fā)表在PNAS雜志上。

文章的通訊作者分別是南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院模式動(dòng)物研究所徐瓔教授，以及加州大學(xué)舊金山分校的Louis J. Ptacek院士，*作者為徐瓔教授實(shí)驗(yàn)室時(shí)廣森和邢麗娟。徐瓔教授研究組主要從事生物節(jié)律相關(guān)研究，圍繞尋找新的生物鐘基因及研究生物鐘產(chǎn)生的機(jī)制，生物鐘基因的進(jìn)化與機(jī)體功能復(fù)雜性之間的關(guān)系展開(kāi)研究。

圖1. 顯示了FBXL3作用在E-box與RRE元件上協(xié)同決定生物鐘周期

生物節(jié)律是以生命活動(dòng)24小時(shí)為周期的內(nèi)在周期性節(jié)律。早在世界上*個(gè)單細(xì)胞生物出現(xiàn)以前，地球已經(jīng)自轉(zhuǎn)了大約20億年，為了適應(yīng)這種晝夜環(huán)境周期性的變化，地球上的許多生物體內(nèi)發(fā)育分化出一個(gè)特殊系統(tǒng)——生物鐘，用以協(xié)調(diào)各種不同組織與器官的晝夜節(jié)律。

研究證明哺乳動(dòng)物生物鐘是由環(huán)環(huán)相扣的反饋環(huán)路組成的，其中一種稱為“Cryptochrome（隱花色素）”的元件是核心負(fù)反饋環(huán)路中關(guān)鍵成分，而另外一種核受體家族成員：Rev-Erbα則是互鎖環(huán)路（interlocking loop）中必需組成成分。

為了了解這些不同生物鐘基因的作用，在這篇文章中，研究人員通過(guò)構(gòu)建單突變和雙突變小鼠，進(jìn)行了遺傳相互作用篩選分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在Fbxl3缺陷型小鼠中刪除Rev-erbα基因，就能恢復(fù)其生物鐘周期表型。

此外，研究還顯示，F(xiàn)BXL3能通過(guò)令Rev-Erb：組蛋白去乙酰化酶3阻遏子復(fù)合物（histone deacetylase 3 corepressor complex）失活，來(lái)調(diào)控Rev-Erb/受體相關(guān)孤兒受體結(jié)合元件（RRE）介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄。研究人員通過(guò)分析Fbxl3和Cryptochrome雙突變小鼠，還發(fā)現(xiàn)FBXL3也能調(diào)控E-box驅(qū)動(dòng)基因表達(dá)的表達(dá)量。

這些研究指出了FBXL3在生物節(jié)律反饋環(huán)路中扮演了兩種不同的角色，從而揭示了一種周期確定和維持生物鐘正常工作的新機(jī)制。