实时剖析生物钟

随着我们的身体和思想不断适应最近的时间变化，社会上关于是否使夏令时成为永久固定时间，取消它或保持当前半年一次的时钟调整的争论仍在继续。

随着这些讨论的继续，加州大学圣地亚哥分校的科学家和他们的同事在理解生物钟、与明暗暴露同步的24小时周期以及它的功能方面取得了进展(昼夜节律和睡眠研究的科学家建议永久标准时间作为考虑明暗暴露时最健康的选择)。

内部生物钟存在于生命之树中，有节奏地影响日常活动和行为。两年前，一个多机构的研究小组首次在试管中组装了一个生物钟，以探测时钟节律和相互作用的组成部分。

“体外时钟”帮助研究人员分析了时钟的组成部分如何在日常昼夜节律周期的不同时间相互作用以控制基因表达。

由加州大学圣地亚哥分校和加州大学默塞德分校的研究人员领导的一项新研究在此基础上进行了扩展，开发了一种研究生物钟如何与环境实时同步的方法。正如《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)所描述的那样，实时能力使他们能够更深入地探索时钟以前未知的内部功能，包括时间设置信号如何从其核心(称为振荡器)传输到确保时钟正常运行的基因表达。

生物科学学院的博士后学者Mingxu Fang和Susan Golden教授及其同事研究了一种称为蓝藻的水生单细胞生物，其特征是具有与人类相似的生物钟。他们的目标是使用体外时钟来检查当蓝藻的时钟在分子水平上重置时会发生什么，类似于我们的生物钟在旅行过程中经历时区变化的方式。在以前的系统下，他们新的高通量方法使他们能够立即跟踪结果，而不是在以前的系统中连续收集体外反应中的样品三到四天。

最重要的实时发现之一集中在生物钟的组件上，这些组件负责将昼夜节律从核心振荡器传递到基因表达。研究人员发现，有节奏地修改调节因子以产生昼夜节律基因表达的元素 - 催化称为激酶的酶 - 在时钟的功能中也起着至关重要的作用。

“在发现后的前二十年里，大部分研究都集中在核心振荡器上，”方说。“我们现在发现，以前认为只是输出成分的激酶实际上是整个时钟的一部分。

方说，这一发现类似于一个植根于物理学的概念，称为观察者效应，其中观察行为也会影响被观察的系统。在这种情况下，为了获得核心振荡器保存的定时信息(观察行为)，激酶会给核心(观察到的系统)带来干扰。

“激酶需要通过物理相互作用询问核心振荡器是什么时候，因此它们以可感知的方式影响核心，”加州大学圣地亚哥分校昼夜节律生物学中心教授兼主任Golden说。“这是它们自然功能的一部分，现在我们看到它们已经成为机器的一部分。

事实上，正常运作的生物钟需要两种激酶。研究昼夜节律生物学的研究人员经常将核心振荡器称为时钟的“齿轮”，将两个激酶称为时钟的“指针”，这两者都是正确分辨时间所必需的。

“我们现在知道时钟的指针实际上是计时机制的一部分，”戈尔登说。“如果你没有两只指针，它们就不能正确设置时间，因为其中一个是稳定器，另一个是重置信号的扰动器，你需要两者。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！