控制动物生物钟行为的关键基因

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    [生物通讯]德克萨斯大学达拉斯西南医学中心的研究人员发现了一个控制动物生物钟行为的关键基因，从而为睡眠紊乱的治疗开辟了一条新途径。

    该医学中心的发育生物学与药理学助理教授Jin Jiang博士与Rutgers大学的研究人员合作，通过研究果蝇发现一个叫做slimb的基因是机体生物钟调控机制的一个至为关键的组成部分。“slimb基因是生物钟网络中最新识别的一个基因，我们认为这个基因与人体生物钟的调控也有关联。”研究的领导人Jiang说。有关研究发表在11月21日期的《自然》（Nature）杂志上。“目前我们只是证明了这个基因在昆虫生物钟中的作用，但鉴于昆虫与人类之间的生物钟核心机制的保守性，我对这个基因对于人体生物钟的调控也十分重要这一点充满信心。”

    研究人员早先已经识别出人类、果蝇、小鼠以及其它物种的大脑中驱动生物钟的基因。果蝇作为模式生物很久以前就已被用来揭示生物钟的分子机制。研究人员大约30年前就分离出第一个生物钟基因－－period (per)。Jiang是5年前筛选控制果蝇身体发育的基因时发现slimb基因的。

    “你可能会认为果蝇与人类的基因组是完全不同的，但在控制代谢、行为、器官发育和其它功能的基因组区域上，它们是相当相似的。”Jiang解释说。“将近有70％的人类疾病基因在果蝇中都有对应的版本－－其中就包括大脑中的生物钟基因。”

    生物钟基因以24小时为周期“振荡“，最终导致动物行为发生昼夜变化。多年前就已经知道per蛋白水平在每个周期中循环升高、降低，但蛋白水平究竟是如何被调控的，还是一个谜。

    Jiang表示，这项新研究证明slimb基因与另一生物钟基因doubletime(dbt)联手控制着per基因的振荡。通过改变slimb基因在果蝇大脑中的活动，就可以加速、减慢或弄乱生物钟节奏，他说。当slimb基因的活性降低时，生物钟周期就延长，反之亦然。如果slimb基因的活性被完全抑制，生物钟就因没有了per基因的振荡而发生随机运转。

    发育生物学中心主任、细胞生物学教授F. Parada博士认为，Jiang的这项研究有助于对遗传疾病和癌症发病机制的整体理解。

   “这项研究显示了利用原始生物如果蝇等来解析与人类基因有关以及与我们已知的人类发育生物学和癌症等疾病相关的信号传导通路的有效性。”Parada评价道。Parada同时也是Kent Waldrep神经生长和再生基础研究中心的主任。

    “这些信号传导通路就像是墙壁上的开关。你可以假定它是开一盏灯的，但它也可能是打开风扇的、关闭加热器的或打开对讲机的。在果蝇与人类之间，开关与其输出之间是保守的－－即使输出本身并不保守。然而在这个特殊实例中，Jiang和他的同事为我们呈现了一个引人注目的实例：果蝇与人类之间不仅控制生物钟的开关是保守的，开关控制的输出也是保守的。”

    Parada预言，这项发现将导致加速或减慢生物钟药物的产生。根据美国国家睡眠紊乱研究中心的统计，全美有7000万人饱受睡眠紊乱的折磨。

    “从基础研究发展到临床实践是个长期的过程，但其中的每一步都绝对会有帮助。”Jiang说。“我们需要识别出与生物钟运转有关的每一个分子，从而对生物钟的工作机制有一个全面的了解。”

    与Jiang合作的Rutgers 大学的两名研究人员分别为文章的第一作者Hyuk Wan Ko，和文章的高级作者Isaac Edery博士。

    这项研究由美国国家卫生研究院和Searle学者计划共同资助。

消息来源：德克萨斯大学西南医学中心

生物通编译自BIO.COM