你有過(guò)晝夜時(shí)差顛倒的困擾么？你也許需要調(diào)整你的生物鐘才能擺脫困擾。康奈爾大學(xué)最新的科研項(xiàng)目在時(shí)差的問(wèn)題以及人體關(guān)于晝夜規(guī)律的調(diào)整上有了更進(jìn)一步的研究。

康奈爾大學(xué)的研究人員首次將果蠅體內(nèi)的某種蛋白質(zhì)做出了3D晶體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在更高等的生物中均普遍存在——從藻類到植物、動(dòng)物同時(shí)也包括人類。

該研究發(fā)表在11月13日的《自然》（Nature）上。

雖然人類的晝夜節(jié)律或生物鐘機(jī)制復(fù)雜，許多晝夜節(jié)律的關(guān)鍵組分被象果蠅一樣低等的物種所共享，果蠅可用作理解晝夜節(jié)律的模式生物。

稱為隱花色素（dCRY）的蛋白在晝夜節(jié)律鐘中起關(guān)鍵作用，這個(gè)蛋白從日光中獲取線索，允許生物按24小時(shí)的周期調(diào)整它們的新陳代謝。

生物鐘調(diào)節(jié)諸如植物花瓣開(kāi)放閉合與樹(shù)葉脫落的過(guò)程，例如人的饑餓、覺(jué)醒與排泄時(shí)間及血壓變化。人生物鐘輕微擾亂會(huì)導(dǎo)致哈欠和疲勞，但慢性功能障礙則與一些精神疾病和癌癥相關(guān)。

Anand Vaidya，為論文第二作者，是資深的化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)教授Brain Crane實(shí)驗(yàn)室的一名碩士研究生，他說(shuō)：“研究的目的是在分子水平理解dCRY的結(jié)構(gòu)，此研究應(yīng)用X射線衍射晶體分析法完成。”08級(jí)博士研究生 Brian Zoltowski是論文的第一作者，當(dāng)前為南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)的助理教授。

Vaidya補(bǔ)充道，“確定dCRY的結(jié)構(gòu)是理解這個(gè)蛋白功能與機(jī)制的起點(diǎn)。”

果蠅晝夜節(jié)律鐘的主要機(jī)制涉及四種蛋白。兩種陰性蛋白作為抑制子，抑制其他兩種陽(yáng)性蛋白。沒(méi)有這種抑制作用，陽(yáng)性蛋白會(huì)活化引發(fā)信號(hào)通路的基因，最后控制生物的晝夜節(jié)律。這種抑制作用被dCRY所阻斷，dCRY在白天起作用，與陰性蛋白結(jié)合使陰性蛋白降解。這就使生物鐘重置，陽(yáng)性蛋白發(fā)揮功能。

通過(guò)鑒定dCRY的結(jié)構(gòu)，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)一個(gè)能與dCRY結(jié)合、稱為黃素的小分子吸收光后，能有益于蛋白的C-端改變形狀，從而使dCRY與陰性蛋白結(jié)合。先前研究顯示隱花色素，也就是晝夜節(jié)律蛋白，當(dāng)它的C-端移除就會(huì)喪失其功能。

Crane說(shuō)：“隱花色素另一個(gè)有趣的方面是，它們與光裂合酶進(jìn)化性地相關(guān)，這種酶利用光線修補(bǔ)由陽(yáng)光中紫外線輻射引起的DNA損傷”

研究發(fā)現(xiàn)dCRY晶體結(jié)構(gòu)與光裂合酶的非常相似。例如，在dCRY分子的C-端確實(shí)存在有相同的袋，這與光裂合酶開(kāi)始修補(bǔ)損傷DNA時(shí)所附著的一樣。

最近，dCRY被暗指有磁敏感性——即生物感應(yīng)磁場(chǎng)的能力，包含地球磁場(chǎng)。雖然更好地理解這種現(xiàn)象還需要更多的探究，Cornell的研究提供了一個(gè)著手理解此機(jī)制的依據(jù)。

共同作者包括來(lái)自洛克菲勒大學(xué)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究人員。該研究由國(guó)立衛(wèi)生研究院NIH資助。(生物谷 Bioon.com)

本文來(lái)自生物谷論壇生命科學(xué)論壇谷友"lindamo100001"的翻譯，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自生物谷。

本文英文全文鏈接：http://www.bioon.com/z/trans/201111/511337.shtml

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