我們的生物鐘位于大腦視交叉上核的一萬多個(gè)神經(jīng)元中，實(shí)際上類似的生物鐘也存在于我們體內(nèi)幾乎所有細(xì)胞內(nèi)。瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)分子生物學(xué)系Ueli Schibler教授及其研究團(tuán)隊(duì)就在體外培養(yǎng)的細(xì)胞中研究了生物鐘的分子機(jī)制，他們?cè)趩渭?xì)胞中實(shí)時(shí)觀察了生物鐘分子齒輪對(duì)基因表達(dá)的節(jié)律性控制，這篇文章發(fā)表在Cell旗下的Molecular Cell雜志上。

單個(gè)活細(xì)胞中的基因調(diào)控

鑒于DBP蛋白具有調(diào)控解毒酶的重要作用，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的研究人員對(duì)DBP基因節(jié)律性轉(zhuǎn)錄背后的分子機(jī)制很感興趣。為此，該研究團(tuán)隊(duì)在顯微鏡下直接觀察單個(gè)活細(xì)胞，分析生物鐘分子“齒輪”控制DBP基因活性節(jié)律的機(jī)制?？茖W(xué)家構(gòu)建了基因工程細(xì)胞系，這種細(xì)胞中含有DBP基因拷貝的串聯(lián)排列，隨后他們監(jiān)測(cè)了發(fā)熒光的BMAL1融合蛋白與DBP的結(jié)合情況。研究顯示，生物鐘元件BMAL1有規(guī)律的結(jié)合到DBP基因上，控制著DBP基因的日常轉(zhuǎn)錄?！斑@是人們首次在單個(gè)細(xì)胞中實(shí)時(shí)觀察到轉(zhuǎn)錄因子與節(jié)律基因的結(jié)合，”文章第一作者，Markus Stratmann解釋道。

生物鐘轉(zhuǎn)錄因子的犧牲

令人倍感驚奇的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)生物鐘蛋白BMAL1在刺激DBP基因表達(dá)時(shí)會(huì)被摧毀。而且他們?cè)谏钊胙芯亢蟀l(fā)現(xiàn)，是蛋白酶體負(fù)責(zé)摧毀結(jié)合在DBP基因上的BMAL1。

研究顯示，要有效激活DBP基因就必須切除BMAL1蛋白，換句話說BMAL1蛋白為了實(shí)現(xiàn)其功能必須擁抱死亡。“在某種意義上，這些轉(zhuǎn)錄因子與雄性螳螂的命運(yùn)挺相似。雄性螳螂在完成傳宗接代的使命后就會(huì)被雌性螳螂吃掉，為其后代貢獻(xiàn)自己的生命?！?/SPAN>Markus Stratmann說。

目前，科學(xué)家們還不清楚為何DBP基因要發(fā)揮最佳功能就必須摧毀BMAL1蛋白。因?yàn)閷?shí)際上，BMAL1分子在調(diào)節(jié)其他基因日?；钚缘臅r(shí)候并不需要被切除。不過研究人員指出，這些不需要摧毀BMAL1的基因比DBP基因晚數(shù)個(gè)小時(shí)才表達(dá)。這項(xiàng)研究揭示了生物鐘在細(xì)胞中的分子機(jī)制，讓人們進(jìn)一步了解了轉(zhuǎn)錄因子BMAL1對(duì)基因每日循環(huán)表達(dá)所產(chǎn)生的重大影響。