CHRONO通过REV-ERBα-BMAL1环路调控生物钟周期的分子机制研究

本研究揭示了核心生物钟基因CHRONO通过结合TRE盒抑制JUN/FOS复合物转录活性，进而调控REV-ERBα-BMAL1反馈环路的新机制。研究人员通过基因编辑、数学模型和时序实验证实，CHRONO通过差异调控REV-ERBα/β和影响BMAL1核定位来精确控制生物钟周期，为理解生物钟紊乱相关疾病提供新靶点。

　　

昼夜节律的精确调控对维持机体稳态至关重要，但生物钟核心组分CHRONO调控周期的分子机制长期未明。随着现代生活节奏紊乱导致的睡眠障碍、代谢性疾病高发，揭示生物钟调控机制成为生命科学领域的重要课题。安徽大学等机构的研究人员通过多学科交叉方法，系统解析了CHRONO基因在生物钟调控网络中的关键作用，相关成果发表于《npj Biological Timing and Sleep》。

研究团队主要运用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建CHRONO敲除细胞系，通过RNA测序分析转录组变化，结合染色质免疫共沉淀(ChIP-seq)鉴定DNA结合位点，并建立数学模型模拟调控网络。此外，采用生物发光记录技术监测细胞昼夜节律，通过免疫共沉淀验证蛋白互作关系。

RNA测序支持CHRONO在转录调控中的独特作用
通过构建CHRONO敲除的U2OS和NIH-3T3细胞系，发现缺失CHRONO显著延长生物钟周期（约1小时）。转录组分析显示CHRONO缺失导致基因表达谱显著改变，涉及信号通路和癌症相关通路。

CHRONO过表达引起BMAL1和REV-ERBα失调
过表达CHRONO使BMAL1启动子节律性消失，同时上调BMAL1蛋白（含Ser42磷酸化修饰）并持续抑制REV-ERBα表达。Western blot和qPCR证实CHRONO通过调控REV-ERBα而非REV-ERBβ影响生物钟。

CHRONO通过TRE盒抑制REV-ERBα表达
ChIP-seq发现CHRONO特异性结合REV-ERBα启动子的TRE盒（5'-TGA(C/G)TCA-3'），而非REV-ERBβ的E盒。实验证实CHRONO与JUN/FOS异源复合物结合，抑制其对TRE元件的转录激活作用，该过程不依赖BMAL1。

数学模型揭示CHRONO调控生物钟周期的机制
建立的数学模型（Model I）显示CHRONO通过双重抑制BMAL1/CLOCK复合物和JUN/FOS复合物调控周期。参数敏感性分析表明BMAL1降解速率显著影响周期长度。改进模型（Model II）引入BMAL1核质分布，发现核输入速率降低会延长周期，与实验观察到的CHRONO缺失导致BMAL1胞质滞留现象一致。

模型揭示CHRONO振荡的生理意义
分析公共数据集发现CHRONO在小鼠和狒狒多数组织中呈节律性表达，相位与BMAL1相反。模型模拟显示CHRONO可降低BMAL1振荡幅度，增强生物钟系统鲁棒性，这解释了其在多组织广泛表达的重要性。

该研究首次阐明CHRONO通过TRE元件调控REV-ERBα-BMAL1环路的核心机制，突破了对生物钟负反馈环路的传统认知。发现CHRONO兼具转录抑制和BMAL1核转运调控的双重功能，为理解生物钟周期设定提供新范式。在应用层面，研究为时差综合征、睡眠障碍等昼夜节律相关疾病提供了潜在干预靶点。数学模型与实验数据的相互验证，展示了计算生物学在复杂系统研究中的价值。值得注意的是，CHRONO在多数组织中的保守振荡特征，暗示其在维持外周生物钟同步化中的关键作用，这为开发组织特异性节律调节策略奠定理论基础。