缺失SOX2,时差紊乱,整只鼠都不好了

【字体: 时间:2019年03月29日 来源:生物通

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  生物钟滴答滴答作响的原因是什么?根据多伦多大学密西沙加分校(UTM)的一项新研究,令人惊讶的答案在于一个通常与干细胞和癌细胞有关的基因。

  

PHOTO CREDIT: SIBYA VIA PIXABAY

作为昼夜节律生物学领域的首个同类研究,UTM的研究人员使用RNA测序来观察视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,SCN)的基因表达。SCN是下丘脑中控制哺乳动物生物钟的一个很小的区域。他们的研究结果精确定位了一个基因,该基因可调节生物钟,并充当中央昼夜节律起搏器的“主控”。

此前,研究人员曾在SCN内发现了一个名叫Period2的基因,如今他们惊讶地发现另一个基因SOX2也在同一个区域。“我们注意到,Period2总是与SOX2在相同的细胞群中表达,而这两个基因重叠的主要区域之一就是生物钟,”生物系副教授Hai-Ying Mary Cheng说。“这很有趣,因为SOX2通常在干细胞和癌细胞中表达,健康的成人大脑或神经元中并没有发现过大量表达,我们想知道,它是否存在罕为人知的功能。”

文章一作准博士Arthur Cheng指出:“我们的研究集中在生物钟如何自我组织的基本理解,诸如倒班、时差和在不同时区之间旅行等事件会扰乱人类的昼夜节律,这会对健康产生负面影响。扰乱的昼夜节律被认为与诸如疲劳、癌症、心脏病发作和中风等健康问题有关。”

利用缺失SOX2基因的小鼠模型,研究人员观察了受控环境条件下啮齿动物的行为。“一只正常的有生物钟的小鼠会在熄灯后开始跑跑轮,跑一整夜,当灯亮以后,它们会停下来睡觉。但是当我们敲掉SOX2后,小鼠似乎不知道它们在做什么,”Arthur Cheng说。

“就像它们的生物钟坏了或不稳了,”Hai-Ying Mary Cheng补充。“它不能准确地告知时间,缺失SOX2的小鼠也表现出较弱的活动意愿和不规则的睡眠模式。这就像它们在经历慢性时差反应一样,”Arthur Cheng说。他指出,小鼠很难适应新的时间表。“它们失去了节奏,即使有灯光暴露控制。适应时差是我们生物钟的基础——它让我们在洲际旅行中生存下来,但是缺少SOX2基因的小鼠失去了这种适应能力。”

当我们敲掉SOX2时,我们观察到SCN中不同基因网络的巨大变化,这些变化对神经网络功能非常重要,Hai-Ying Mary Cheng说。我们认为,SOX2不是调节单个基因,而是协调许多许多基因的表达,起到SCN昼夜节律起搏器主调节器的功能。

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原文检索:SOX2-Dependent Transcription in Clock Neurons Promotes the Robustness of the Central Circadian Pacemaker.Cell Reports

(生物通:伍松)


 

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