當(dāng)夜晚降臨，我們就會慢慢入睡，這是受晝夜節(jié)律circadian cycle影響的結(jié)果，我們的每個(gè)器官甚至基因中都存在這樣的節(jié)律。

Salk研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，表觀遺傳學(xué)修飾是使肝臟活性與晝夜節(jié)律同步的遺傳學(xué)開關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)能夠幫助人們進(jìn)一步了解高血糖、高膽固醇等健康威脅背后的機(jī)制，文章于近期發(fā)表在Cell旗下的Cell Metabolism雜志上。

“我們知道肝臟中的基因會在一天中的不同時(shí)段開啟和關(guān)閉，這些基因參與了脂肪和膽固醇等物質(zhì)的代謝，”文章通訊作者，Salk研究所副教授Satchidananda Panda說?！耙胍私膺@其中的機(jī)制，就必須找到控制基因活性的開關(guān)?！?/SPAN>

令人驚訝的是，研究人員發(fā)現(xiàn)上述開關(guān)存在于染色質(zhì)層面，染色質(zhì)是細(xì)胞核中DNA與相關(guān)蛋白的緊密包裝形式。眾所周知染色質(zhì)的改變能夠控制基因活性，但這一機(jī)制還從未與晝夜節(jié)律聯(lián)系起來。

晝夜節(jié)律幾乎影響著每種生物，包括植物、細(xì)菌、昆蟲和人類。近十年來，科學(xué)家們漸漸發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律與代謝有著千絲萬縷的聯(lián)系。

“早在十八世紀(jì)早期，人們就發(fā)現(xiàn)黑暗中的植物仍舊依照24小時(shí)循環(huán)展開葉片。此外，在小黑屋中的志愿者們也可以保持晝夜節(jié)律。現(xiàn)在我們明確了這些反應(yīng)的調(diào)控過程，” Salk研究所的Joseph R. Ecker說，他在植物和人體細(xì)胞的遺傳學(xué)研究中做出了卓越貢獻(xiàn)，并因此剛剛當(dāng)選為美國科學(xué)促進(jìn)會會士。

嬰兒總會在深夜醒來，這令所有新生兒父母都頗為頭疼，Panda以此為例解釋了人體晝夜節(jié)律對行為的影響。嬰兒在深夜醒來不是因?yàn)樗鼈儧]有接受生活習(xí)慣的訓(xùn)練，而是因?yàn)閶雰后w內(nèi)控制晝夜節(jié)律的生物鐘還未發(fā)育完全。

“一旦生物鐘發(fā)育完成，嬰兒就能夠在夜晚自然睡眠，” Panda說?！按送猓夏臧V呆患者的睡眠問題也是體內(nèi)生物鐘退化引起的?！?/SPAN>

人類和其他脊椎動(dòng)物的大腦中，視交叉上核負(fù)責(zé)控制節(jié)律反應(yīng)，不過機(jī)體的內(nèi)臟器官中也存在生物鐘，這樣的生物鐘負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)基因于何時(shí)何地表達(dá)出行使基本功能的蛋白，例如生產(chǎn)葡萄糖作為能源。

在肝臟內(nèi)，脂肪和膽固醇代謝相關(guān)基因的開啟和關(guān)閉是與生物鐘同步的。研究顯示，這些基因的開關(guān)受到表觀遺傳學(xué)修飾的影響，這種“表觀基因組”控制基因的表達(dá)時(shí)間和表達(dá)量。

基因組與表觀基因組之間的相互作用特別復(fù)雜，研究人員在小鼠肝臟發(fā)現(xiàn)了三千多個(gè)表觀基因組元件，調(diào)節(jié)著14,492個(gè)基因的晝夜節(jié)律。隨后他們將小鼠基因組與人類基因組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)小鼠的許多晝夜節(jié)律基因都與人類相同。

研究人員指出，節(jié)律性轉(zhuǎn)錄是維持代謝內(nèi)穩(wěn)態(tài)所必須的，而表觀遺傳學(xué)修飾的動(dòng)態(tài)改變控制著基因的節(jié)律性轉(zhuǎn)錄。