生命體內(nèi)蘊(yùn)藏著眾多令人著迷的奧秘，生物鐘就是其中之一。今年的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位研究生物鐘的遺傳學(xué)家，其中諾獎(jiǎng)獲得者M(jìn)ichael Rosbash在2017年1月30日在《科學(xué)報(bào)告》上發(fā)表了關(guān)于生物鐘分子機(jī)制的文章Fluorescence circadian imaging reveals a PDF-dependent transcriptional regulation of the Drosophila molecular clock。
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生物的晝夜節(jié)律運(yùn)動(dòng)行為由發(fā)生器信號(hào)通路所控制，發(fā)生器信號(hào)通路由一系列包含生物鐘的神經(jīng)元組成。這些分子生物鐘與操控晝夜節(jié)律發(fā)生器通路的重要網(wǎng)絡(luò)通訊之間到底存在怎樣的關(guān)聯(lián)機(jī)制尚不為人所知。為了一探究竟，今年的諾貝爾獎(jiǎng)在果蠅身上建立了一種新型熒光晝夜節(jié)律監(jiān)控機(jī)制，能在腦外植體與體外培養(yǎng)神經(jīng)元中記錄單細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后節(jié)律。
通過(guò)實(shí)時(shí)成像實(shí)驗(yàn)和藥理學(xué)與基因操作相結(jié)合，他們發(fā)現(xiàn)一種名為色素分散因子（PDF）的神經(jīng)肽能夠增強(qiáng)分子節(jié)律。發(fā)生器神經(jīng)元中會(huì)進(jìn)行一種含E-box生物鐘啟動(dòng)因子的轉(zhuǎn)錄，在一天中不同時(shí)刻與活動(dòng)的影響下，色素分散因子能夠?qū)@種轉(zhuǎn)錄起上調(diào)節(jié)作用。
色素分散因子信號(hào)和分子生物鐘之間的相互作用示意圖。
Sabado et al.
此外，他們還發(fā)現(xiàn)，色素分散因子對(duì)生物鐘基因轉(zhuǎn)錄的作用，和已知的對(duì)PER/TIM穩(wěn)定性的增強(qiáng)作用，是通過(guò)色素分散因子受體下游的兩條獨(dú)立通路分別進(jìn)行的。前者通過(guò)一種不依賴環(huán)腺苷酸（cAMP）的機(jī)制，而后者的機(jī)制則依賴環(huán)腺苷酸-蛋白激酶A（cAMP-PKA）。
這些結(jié)果證實(shí)并擴(kuò)展了人們對(duì)色素分散因子在控制發(fā)生器神經(jīng)元同步性上的認(rèn)識(shí)，不僅如此，作者還指出，他們所利用的實(shí)時(shí)成像實(shí)驗(yàn)也為研究晝夜節(jié)律發(fā)生器通路中的重要分子-神經(jīng)相互作用提供了新工具。?
srep|doi:10.1038/srep41560
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