Science重要論文：節律調控有新說
日期：2013-05-21 14:26:16
來自美國西北大學的科學家證實，一個與神經退行性疾病相關的基因也在調控生物鐘正確發揮功能中起關鍵性的作用。
在這項果蠅研究中，研究人員發現Ataxin-2基因確保了負責作息的生物鐘按照24小時節律運作。沒有這一基因，果蠅的睡眠-覺醒周期會被打亂，使得果蠅難以定時醒來。
這一研究發現特別有趣之處在于：眾所周知，人類Ataxin-2基因突變可導致一種叫做脊髓小腦共濟失調（spinocerebellar ataxia ，SCA）的罕見疾病，且與肌萎縮側索硬化癥（ALS，又稱作Lou Gehrig病）有關。SCA患者在疾病的其他癥狀出現之前，通常便開始忍受著睡眠障礙的煎熬。
這一研究將Ataxin-2基因與睡眠-覺醒周期異常聯系起來，有可能幫助確定這些神經退行性疾病的病因，以及更深入了解人類道德睡眠-覺醒周期。
這些研究結果發表在5月17日的《科學》（Science）雜志上。西北大學文理學院神經生物學教授Ravi Allada和他實驗室的博士后研究人員Chunghun Lim為這篇文章的共同作者。
Period (per)基因是一個在果蠅中得到充分研究的基因，其編碼了一種稱作PER的蛋白，具有調控晝夜節律的功能。Allada和Lim發現，Ataxin-2幫助促進PER RNA翻譯成為了PER蛋白，這是確保生物鐘正確運行的一個重要步驟。
“有可能，Ataxin-2的功能是充當了蛋白質轉錄的一個激活子，這對于你了解何時以及如何突變基因，破壞它的功能，有可能引起諸如ALS或脊髓小腦性共濟失調等疾病至關重要，”Allada說。
黑腹果蠅是科學家們研究睡眠-覺醒周期的一個重要模式生物，這是因為果蠅的基因與人類的基因高度保守。
Allada 說“我想說的是，除了果蠅不需要枕頭之外，它的睡眠與人類相似。”
Ataxin-2是西北大學研究人員在2年多以前發現的，第二個作為生物鐘核心齒輪的基因。他們發現的兩個基因發揮了相似的功能。
Allada、Lim和同事們在2011年報告稱，發現了一個新基因，他們將之命名為“twenty-four”，其在PER蛋白質翻譯中起作用，維持了睡眠覺醒周期按24小時節律運作。
Allada和Lim想更深入地了解twenty-four基因的運作機制，于是他們檢測了與twenty-four相關的蛋白。他們發現twenty-four蛋白結合了ATAXIN-2，于是決定開展進一步的調查。在他們的實驗中，Allada和Lim發現，Ataxin-2和twenty-four基因在PER蛋白質翻譯中似乎是合作伙伴關系。
Allada 說：“我們真正開始確定了一個調控晝夜節律鐘的信號通路，其似乎對于支配果蠅早晨醒來的一個特異神經細胞群尤為重要。我們看到Ataxin-2缺失導致了幾乎與twenty-four缺失一樣的分子和行為后果。”
就如同twenty-four突變時的情況一樣，Ataxin-2基因缺失時，大腦晝夜節律齊博點神經元中的PER蛋白變得極少，果蠅的睡眠-覺醒節律遭到破壞。
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