生物钟紊乱为何易导致癌症？

　　

生物通报道：一晚好睡眠不仅仅是防止打哈欠。最近，来自斯克里普斯研究所（TSRI）的一项最新研究表明，对于维持健康昼夜周期非常关键的两种蛋白质，也能防御可能导致癌症的突变。

这一新研究发表在2015年三月十日的《eLife》杂志，表明这两种蛋白在DNA修复中起着意想不到的作用，可保护细胞防御紫外线辐射引起的致癌突变。延伸阅读：美国院士Science：生物钟周期的关键因素。

本文资深作者、TSRI生物学家Katja Lamia说：“这些蛋白质在DNA损伤反应中发挥重要的作用，研究人员最终可能利用这些知识用于药物靶向性研究。”

白天和黑夜
人体能感应光，并调整自身对昼夜周期的节奏，称为昼夜节律钟。累了吗？觉得饿了吗？这些感觉都受身体生物钟的强烈影响。

研究表明，睡眠时间不正常的的人，比如空姐或夜班护士，具有某些健康问题的风险。

TSRI研究员Anne-Laure Huber说：“当你解除你的生物钟，你会更容易产生某种病变，如糖尿病、癌症或心脏疾病。”她与TSRI研究生Stephanie Papp是本文共的同第一作者。

在这项新的研究中，研究小组调查了这些健康差异的可能原因。他们集中在称为隐花色素的蛋白质所起的作用，这些蛋白被认为是由细菌中的光激活DNA修复酶进化而来。

隐花色素含有一个光响应色素称为黄素。虽然隐花色素不再由光激活，但它们坚持一个日间调节表，蛋白质隐花色素1（Cry1）和隐花色素2（Cry2）的稳定性，是生物钟功能的关键所在。在人体中，隐花色素在DNA修复中不再有直接的作用，但它们对于一个昼夜周期中的血糖水平调节和蛋白生产，是必不可少的。

修复DNA
在这项新研究中，Lamia与TSRI教授John Yates实验室合作，使用一种名为蛋白质组学筛选的技术，检测了范围广泛的蛋白质，这些蛋白可能结合来自小鼠和人类细胞的Cry1或Cry2。

该研究小组发现，Cry1可结合Hausp——已知能调节抑癌蛋白p53的一个蛋白质。筛选结果也表明，Hausp可结合Cry2，但不强烈，这表明几乎相同的蛋白质实际上有着不同的DNA修复相关作用。

Lamia说：“大多数时候，人们将它们当作多余蛋白质进行研究，但我们证明，它们在这个DNA修复途径中具有明显的功能。”

随后的基因表达分析表明，Hausp通过去除触发Cry1降解的蛋白链而使Cry1稳定。通过稳定Cry1，Hausp可在DNA转录时防止潜在的错误，这些错误可能发生在DNA暴露于辐射的时候。

Papp说：“这非常的酷。这些蛋白质可以感知到细胞中出了什么错。”

研究人员还发现，当他们阻断细胞中的Cry2生产时，细胞不再激活p21蛋白——一种阻止突变细胞分裂的蛋白质。Lamia说：“这可能表明，没有Cry2的细胞会更容易患癌症。”

总而言之，这些结果表明，Cry1和Cry2不再直接修复DNA，但它们仍在修复过程中起着间接作用。

生物钟蛋白和DNA修复之间这种新的联系，是“扰乱的昼夜周期可能如何危害健康”的一条线索。Lamia说，她实验室未来的研究，将探讨隐花色素在身体中的其他作用。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
DNA damage shifts circadian clock time via Hausp-dependent Cry1 stabilization
Abstract: The circadian transcriptional repressors cryptochrome 1 (Cry1) and 2 (Cry2) evolved from photolyases, bacterial light-activated DNA repair enzymes. In this study, we report that while they have lost DNA repair activity, Cry1/2 adapted to protect genomic integrity by responding to DNA damage through posttranslational modification and coordinating the downstream transcriptional response. We demonstrate that genotoxic stress stimulates Cry1 phosphorylation and its deubiquitination by Herpes virus associated ubiquitin-specific protease (Hausp, a.k.a Usp7), stabilizing Cry1 and shifting circadian clock time. DNA damage also increases Cry2 interaction with Fbxl3, destabilizing Cry2. Thus, genotoxic stress increases the Cry1/Cry2 ratio, suggesting distinct functions for Cry1 and Cry2 following DNA damage. Indeed, the transcriptional response to genotoxic stress is enhanced in Cry1−/− and blunted in Cry2−/− cells. Furthermore, Cry2−/− cells accumulate damaged DNA. These results suggest that Cry1 and Cry2, which evolved from DNA repair enzymes, protect genomic integrity via coordinated transcriptional regulation.