生活是按 24 小時(shí)計(jì)劃安排的。這種規(guī)律節(jié)奏的核心是生物鐘，幾乎所有器官、組織和細(xì)胞類(lèi)型中都存在計(jì)時(shí)員。當(dāng)時(shí)鐘出錯(cuò)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致睡眠中斷或各種疾病。
西北大學(xué)最近的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能有助于理解這個(gè)時(shí)鐘如何與日常周期相關(guān)聯(lián)。一組神經(jīng)生物學(xué)家已經(jīng)確定了一種名為 Tango10 的新基因，它對(duì)日常行為節(jié)律至關(guān)重要。該基因參與分子通路，核心生物鐘(“齒輪”)通過(guò)該通路控制時(shí)鐘(“手”)的細(xì)胞輸出，以控制每日睡眠-覺(jué)醒周期。
雖然這項(xiàng)研究是使用果蠅 Drosophila melanogaster 完成的，但這些發(fā)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)有影響。了解這條通路如何運(yùn)作可以導(dǎo)致治療睡眠問(wèn)題，并可以闡明與時(shí)鐘相關(guān)的人類(lèi)疾病，如抑郁癥、神經(jīng)退行性疾病和代謝疾病。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的晝夜節(jié)律專(zhuān)家拉維·阿拉達(dá)博士說(shuō)：“科學(xué)家們對(duì)時(shí)鐘的‘齒輪’了解很多，但對(duì)產(chǎn)生行為的‘指針’或兩者之間的聯(lián)系知之甚少。”
“我們想更好地了解每天‘喚醒信號(hào)’的分子基礎(chǔ)，它提醒動(dòng)物是時(shí)候醒來(lái)了，”他說(shuō)。“在這項(xiàng)研究中，我們專(zhuān)注于控制睡眠-覺(jué)醒周期的起搏器神經(jīng)元，并使用基因篩查來(lái)識(shí)別調(diào)節(jié)神經(jīng)元的基因。”
Allada 是 Edgar C. Stuntz 神經(jīng)科學(xué)杰出教授和溫伯格文理學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)系主任。Allada 還是西北大學(xué)睡眠和晝夜節(jié)律生物學(xué)中心的副主任。
該研究將于 11 月 15 日當(dāng)周由美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊 (PNAS) 發(fā)表。Allada 是該論文的通訊作者。
除了在 Allada 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的飛行實(shí)驗(yàn)外，西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)還與新澤西理工學(xué)院的 Casey Diekman 和 Matthew Moyeat 合作進(jìn)行了計(jì)算建模實(shí)驗(yàn)。
西北大學(xué)的研究人員篩選了一些他們認(rèn)為可能對(duì)生物鐘的運(yùn)行和果蠅行為很重要的基因。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)叫做 Tango10 的基因。當(dāng)他們敲除這個(gè)基因時(shí)，果蠅失去了正常的 24 小時(shí)行為節(jié)奏。某些鉀電流減少，可能導(dǎo)致神經(jīng)元過(guò)度活躍，并導(dǎo)致失去規(guī)律的節(jié)奏。
在果蠅正常情況下，Tango10蛋白的水平隨晝夜節(jié)律而上下波動(dòng)，可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動(dòng)的上下波動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)動(dòng)物的睡眠-覺(jué)醒周期和行為。在缺乏 Tango10 基因的果蠅中，這種日常節(jié)奏被打亂了。
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