人體內(nèi)生物鐘工作的原理

　　研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了人體內(nèi)生物鐘工作的原理。他們說兩種基因——周期和隱花色素(基因)——使人體內(nèi)所有細(xì)胞內(nèi)的生物鐘準(zhǔn)時(shí)，在一天24小時(shí)內(nèi)保持適當(dāng)?shù)墓?jié)奏，并且跟隨季節(jié)變化。

　　這一發(fā)現(xiàn)的深刻影響了癌癥、糖尿病、代謝綜合征、失眠、季節(jié)性情緒失調(diào)、肥胖、甚至是時(shí)差等疾病的藥物的研發(fā)。“長(zhǎng)期以來，人們一直試圖找出這些生物鐘基因之間的相互作用方式。”哲學(xué)醫(yī)學(xué)雙料博士阿齊茲·珊卡博士、生物化學(xué)和生物物理學(xué)教授莎拉·格雷厄姆·凱南以及《基因和發(fā)展》論文的資深作者說道。

　　我們已經(jīng)知道了參與每日節(jié)律生成的四種蛋白，但不清楚它們具體的作用。現(xiàn)在我們知道了所有細(xì)胞種的生物鐘是如何重置的。所以我們對(duì)如何利用這些蛋白質(zhì)來達(dá)到某些療效有了更好的想法。在所有人類細(xì)胞中有四種基因：隱花色素、周期、時(shí)鐘和BMAL1，這四種基因共同作，控制著人體的血壓變化、體溫升降和休眠周期等生理活動(dòng)的周期性變化。

　　此前，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，時(shí)鐘和BMAL1串聯(lián)后方能啟動(dòng)生物鐘。這些基因與其他基因相連接，并控制著其表達(dá)蛋白質(zhì)的開關(guān)。這允許大腦細(xì)胞等細(xì)胞，按照我們的需要開始新的一天。具體來說，時(shí)鐘和BMAL1與一對(duì)稱為時(shí)期和隱花色素基因相連接，控制其蛋白質(zhì)的表達(dá)，幾經(jīng)修改后最終能夠控制時(shí)鐘和BMAL1的活動(dòng)。最后當(dāng)周期和隱花色素蛋白質(zhì)降解后，生物鐘再次開啟。

　　“這是一個(gè)反饋回路。”珊卡說道，她在1998年發(fā)現(xiàn)了隱花色素。“其抑制需要24小時(shí)，這就我們觀察到一天內(nèi)基因的活性先上升然后下降的原因。我們所做的就是展示整個(gè)生物鐘實(shí)際上是如何工作，”珊卡說：“現(xiàn)在，當(dāng)我們篩選以這些蛋白質(zhì)為目標(biāo)的藥物時(shí)，我們知道了會(huì)得到不同的效果以及我們觀察到這些結(jié)果的原因。無論是治療時(shí)差、季節(jié)性情緒失調(diào)以及控制和優(yōu)化癌癥治療中，我們都必須知道時(shí)鐘的這個(gè)工作原理。”

　　這項(xiàng)研究之前，在2010年，珊卡的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的一種叫做XPA的酶，能都增加和減少生物鐘與時(shí)間24小時(shí)周期的同步性。珊卡的團(tuán)隊(duì)建議，當(dāng)XPA處于最低水平時(shí)進(jìn)行化療是最有效的。對(duì)于人類來說，就是下午的晚些時(shí)候。“這意味著DNA修復(fù)由生物鐘控制的，”珊卡說：“這也意味著，癌細(xì)胞的生物鐘可能以癌癥藥物為目標(biāo)，以讓其他的療法更為有效。”

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