首页 > 行业新闻 >  Cell综述:生物钟如何影响生物机体

Cell综述:生物钟如何影响生物机体

2017-12-07  来源:生物通    编辑:陌莉花开
导读
在我们这个星球上的大多数生物都具有预测环境中即将发生的事件的能力,这种能力来自于生物钟。生物钟能帮助我们为这些变化做好准备,而不是临时措手不及,被天敌捕获,这也就意味着生
在我们这个星球上的大多数生物都具有预测环境中即将发生的事件的能力,这种能力来自于生物钟。生物钟能帮助我们为这些变化做好准备,而不是临时措手不及,被天敌捕获,这也就意味着生与死的差别。Cell杂志在11月30日最新一期中描述了生物钟的基础知识。

2017年诺贝尔生理学或医学奖

10月2日,2017年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,3位美国科学家Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash和Michael W. Young获奖。获奖理由是“发现了调控昼夜节律的分子机制”。




早在18世纪,法国天文学家Jean—Jacques d’Ortous de Mairan在研究地球运转的同时注意到含羞草在白天时叶是张开的,但到了晚上就闭合了。这是内源性的昼夜节律性振荡的最早记录。

此后几位科学家:Erwin Bunning、Jürgen Walther Ludwig Aschoff和Colin Pittendrigh分别从植物,动物等多方面分析了生物钟,虽然他们所研究的生物系统虽然不同,但三个人都总结出相同的关于生物钟的几个基本特征,指出生物钟是内源的、自主的、不依赖于环境变化的生物节律。

在基因研究盛行的时代,不少人怀疑过生物钟基因是否存在,直到1971年,美国科学家Seymour Benzer等人发现果蝇突变体有昼夜节律异常行为。1984年,科学家们终于找到了第一个显著影响生物昼夜节律的基因——per基因(period)。这一重要发现鼓舞了更多科学家投身该领域。

目前科学家已在动物、高等植物和菌类体内发现了生物钟基因,在哺乳动物中也已发现十多个控制昼夜节律的基因,如Bmal1、Clock等基因。其中,在人体内有三个per基因(Per1,Per2,Per3)被发现。

近年来科学家们还发现了一些特殊生物钟基因的家族,如家族性睡眠状态提前综合征(FASP)的一个家庭。FASP患者是极端喜欢早起的人,在早上5:30以前自然醒来,有时是凌晨2点。因为这些人得到了正常量的睡眠,FASP也不能被认为是一种疾病。事实上,有一些患FASP的人也陶醉于他们每天第一个开始工作。然而,起的这么早也有其缺点,尤其是在一个大多数人比FASP患者晚起和晚睡的世界里。研究人员指出患有这种疾病的患者,其体内的昼夜节律基因出现了突变。

最新进展:

为什么伤口愈合的结果会随受伤的时间而异,研究人员对此提出了新的见解;他们的报告称,成纤维细胞(该类细胞对愈合过程至关重要)会根据来自其生物钟的线索而促成不同的愈合后果。他们说,来自“烧伤数据库”的临床资料印证了这些结果;它们揭示,在夜间,当涉及愈合伤口细胞的时钟装置并非处于所谓的“活跃昼夜节律阶段”时,伤口的愈合时间会明显较长。这些对何时伤口愈合会最有效的了解可被用来帮助改善那些接受创伤性治疗的病人转归。扰乱自然的昼夜周期一直被认为与众多的疾病(这些疾病包括癌症和糖尿病)相关联,但科研人员仍然不知道生物钟究竟如何影响体内许多类型的细胞。尤其是,不同的细胞类型究竟如何支配其独特的时钟运作以促进其细胞特异性功能表现仍然是一个谜团。

为了了解成纤维细胞(这是结缔组织中最常见的细胞)的生物钟作用,Nathaniel Hoyle和同事对跨越两个完整生物钟周期的培养的成纤维细胞内的蛋白谱进行了分析。在他们发现的1608种蛋白中,有237种蛋白的丰度会根据生物钟而消长,而这些周期性变化蛋白中有许多会参与某个方面的细胞骨架重组,这是细胞迁徙到开放伤口进行组织修复的先决条件。在培养的人类细胞及在小鼠的皮肤中,科学家们在生物钟的静息期看到,细胞骨架的活动较为缓慢,而在生物钟活跃期内发生的伤口则能更快地愈合。对“烧伤数据库”中的历史性临床资料进行回顾分析发现,在夜间发生的烧伤病人的伤口愈合所花时间要比发生在白昼时所需时间长60%左右。作者推测,在手术前重新设定细胞的生物钟或能对最大限度的愈合有所帮助。

原文标题:

SnapShot: Circadian Clock



了解更多内容敬请下载"检医通"手机APP。

版权申明:

本网站所有注明“来源:艾兰博曼医学网”的文字、图片和音视频资料,版权均归艾兰博曼医学网所有,欢迎转载,但请务必注明出处“艾兰博曼医学网”,否则将追究法律责任。本网所有注明来源为其他媒体的内容仅出于传递更多信息之目的,版权归原作者所有,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
原文地址

评 论

登 陆后发表评论