果蝇中的丙酮酸激酶通过TARANIS和PDF蛋白，将代谢状态与昼夜节律活动联系起来

《Communications Biology》：Drosophila pyruvate kinase links metabolic state with circadian output via TARANIS and PDF

　　

摘要

生物钟产生大约24小时的节律，使生物体能够预测日常环境的变化。生物钟与葡萄糖代谢紧密相关，这两者在衰老和疾病过程中常常同时出现紊乱，但葡萄糖代谢减慢如何影响生物钟节律仍不清楚。在本研究中，我们下调了果蝇（Drosophila）生物钟细胞中的关键糖酵解酶——己糖激酶-C（Hexokinase-C）、磷酸果糖激酶（Phosphofructokinase）和丙酮酸激酶（Pyruvate kinase，简称Pyk）。只有己糖激酶-C和丙酮酸激酶的敲低改变了生物钟周期，分别使其变长和变短，这与其mRNA表达量减少一致。丙酮酸激酶的敲低作用在成年果蝇中持续存在，减少了发育相关的干扰，并降低了PERIOD蛋白和Pigment-dispersing factor（PDF）的水平。我们发现转录调控因子TARANIS（TARA）是这一过程的关键中介。丙酮酸激酶的敲低降低了tara蛋白的mRNA及蛋白质水平，而tara蛋白的过表达则恢复了生物钟周期缩短的现象并提升了PDF水平。我们的发现建立了PYK-TARA-PDF轴，将糖酵解活性与生物钟神经肽的分泌联系起来，为理解代谢因素在衰老和神经退行性疾病中导致的生物钟紊乱提供了见解。