【深度】为了让你过的好,它们竟然要“翻墙溜进寝宫”​!​

2021
03/22

+
分享
评论
神经内科余医生
A-
A+

昼夜节律,可不仅仅是让你好好睡觉那么简单。

1


18世纪,有一位天文学家,叫Jean-Jacques d’Ortous de Mairan。


他发现,白天时含羞草会打开叶片,到了黄昏时,叶片会合起来。当然,这不算什么,因为我小时候也发现了,但是我只会用手去碰含羞草,看它合起叶片的样子。


Mairan就是不相同,他在想,如果将含羞草持续放在黑暗的环境中会怎样?结果发现,含羞草的叶片还是在白天打开,黄昏时关闭。这意味着,含羞草有着自己的昼夜节律。




2


动物和人体当然也有自己的昼夜节律,而且,人们相信,昼夜节律也是受到基因控制的,后来,科学家在果蝇身上发现,某段基因的突变会干扰果蝇的昼夜节律钟,于是科学家暂时把这个基因命名为“period”。


1984年,科学家Jeffrey Hall、Michael Rosbash和Michael Young进行合作,成功分离出了这个“period基因”。再后来,他们发现这个“period基因”会编码一种蛋白,科学家给它取了个名字,叫做:PER



PER蛋白很神奇。


夜晚时,它会在细胞中积累,白天时会发生降解。也就是说,PER蛋白的水平会在24小时循环波动,和昼夜节律同步。


下一个问题是,PER蛋白的这种波动是怎么产生的?或者说,谁在控制它的水平变化?




3


在生理上,很多分子水平的变化是利用了一个叫做“负反馈”的机制。比如:A让B生成增多,B让C生成增多,如果C多到一定程度,反过来会抑制A,让B的生成减少,进而控制C的水平。这个负反馈非常智能和自动化,可以让体内的各种激素水平维持在一个平衡的状态。


PER蛋白的这种波动是不是也有这种负反馈呢?


先别管有没有,先假设它有,然后去验证一下看看。


Jeffrey Hall和Michael Rosbash就是这么做的。他们假设,PER蛋白会阻断period基因的活性,通过一种抑制反馈回路来抑制自身的合成,进而起到调节PER蛋白水平的作用。


后来,这两位大神发现,夜晚时,PER蛋白真的能够在细胞核中积累。


大晚上的,PER蛋白跑去细胞核那干嘛呢?细胞核可是period基因的“寝宫”啊。看来,还真是去抑制period基因了。问题是,一个蛋白质,是怎么能到达细胞核的呢?


答案是:“翻墙”。


1994年,Michael Young又发现了第二个时钟基因:timeless。这个基因能够编码一种非常关键的蛋白:TIM蛋白


TTM蛋白就是帮助PER蛋白“翻墙”进入细胞核的那根“绳子”。


研究发现,当TIM同PER一起绑定后,两种蛋白就会进入到细胞核中,然后,在细胞核中阻断period基因的活性。最终实现PER蛋白的昼夜浓度波动。 


基于这些划时代的发现,上述3位科学家在2017年获得诺贝尔生理学或医学奖。诺奖的分量你懂的,这意味着昼夜节律对生命的意义远超出人类的想象。没错,昼夜节律,可不仅仅是让你好好睡觉那么简单。


参考文献:
1、Vosshall LB, Price JL, Sehgal A, Saez L, Young MW. Block in nuclear localization of period protein by a second clock mutation, timeless. Science. 1994 Mar 18;263(5153):1606-9. doi: 10.1126/science.8128247. PMID: 8128247.
2、Antibodies to the period gene product of drosophila reveal diverse tissue distribution and rhythmic changes in the visual system. VOLUME 1, ISSUE 2, P141-150, APRIL 01, 1988.
3、Feedback of the Drosophila period gene product on circadian cycling of its messenger RNA levels.Published: 


作者:余周伟(神经内科余医生)
文章首发公众号:睡眠与科学
本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
基因,睡眠,节律

人点赞

收藏

人收藏

打赏

打赏

我有话说

0条评论

0/500

评论字数超出限制

表情
评论

为你推荐

推荐课程


社群

精彩视频

您的申请提交成功

确定 取消
剩余5
×

打赏金额

认可我就打赏我~

1元 5元 10元 20元 50元 其它

打赏

打赏作者

认可我就打赏我~

×

扫描二维码

立即打赏给Ta吧!

温馨提示:仅支持微信支付!