當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月2日11:30

諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)

得獎(jiǎng)?wù)呤?/span>幾個(gè)玩果蠅的人

 

研究成果解釋了許多動(dòng)植物和人類是如何

讓生物節(jié)律適應(yīng)隨地球自轉(zhuǎn)而來(lái)的晝夜變換的

說白就是你總聽到的“生物鐘”

——這玩意兒到底是怎么運(yùn)作的

 

晝夜節(jié)律，聽起來(lái)高深

實(shí)際上就是我們?nèi)巳硕炷茉數(shù)纳镧姡?/span> 

多年以來(lái)，我們知道包括人類在內(nèi)的生物有內(nèi)在的“生物鐘”。它能幫助生物們適應(yīng)晝夜交替。對(duì)所有生物來(lái)說，這一生物鐘都極為重要，但人們卻對(duì)它背后的機(jī)理知之甚少。 

科學(xué)家以果蠅為研究對(duì)象

分離出一個(gè)能夠控制生物節(jié)律的基因

 

它可以編碼一種在夜間積聚、在白天分解的蛋白質(zhì)

這種蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的數(shù)量變化就引起了細(xì)胞生物節(jié)律的晝夜變化

霍爾博士和羅斯巴什博士假設(shè)，PER蛋白阻斷了節(jié)律周期相關(guān)基因的活性。他們認(rèn)為，通過抑制性反饋回路，PER蛋白可以通過自我負(fù)反饋機(jī)制，阻止其自身的合成，從而達(dá)到連續(xù)循環(huán)節(jié)律調(diào)節(jié)其自身的水平。

 

周期基因反饋調(diào)控的示意圖

這個(gè)模型是誘人的，但是幾個(gè)關(guān)鍵拼圖失蹤了。為了阻止周期基因的活性，在細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生的PER蛋白必須到達(dá)遺傳物質(zhì)所在的細(xì)胞核?；魻柌┦亢土_斯巴什博士已經(jīng)表明，PER蛋白在晚上于細(xì)胞核中積聚，但它是如何進(jìn)入細(xì)胞核的？1994年，楊博士發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)時(shí)鐘基因，它編碼正常晝夜節(jié)律所需的TIM蛋白。

 

晝夜節(jié)律的生成示意圖 

一個(gè)蛋白管變多，一個(gè)蛋白管變少，那么誰(shuí)來(lái)管晝夜節(jié)律是24個(gè)小時(shí)還是12小時(shí)呢？邁克爾·楊發(fā)現(xiàn)了第三種基因，能夠合成一種DBT蛋白（是double-time的縮寫，可能表示這種基因突變后，果蠅的生物鐘就會(huì)加速）。DBT蛋白能夠讓PER蛋白累積的速度變慢，整個(gè)裝置的節(jié)律就會(huì)變慢。也許就是通過這種機(jī)制，地球生物的晝夜節(jié)律大都精確控制在24小時(shí)左右。

至此，三位科學(xué)家揭示了果蠅生物鐘關(guān)鍵組分的運(yùn)作機(jī)制：在轉(zhuǎn)錄因子激活下，per與tim基因不斷表達(dá)。而隨著它們的表達(dá)產(chǎn)物PER和TIM蛋白的增多，這兩種蛋白結(jié)合成異二聚體，在夜間進(jìn)入細(xì)胞核，抑制轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制per與tim自身的轉(zhuǎn)錄。而隨著PER和TIM的降解，轉(zhuǎn)錄因子的激活功能在黎明時(shí)得以恢復(fù)，激活per和tim進(jìn)入新的表達(dá)周期。

根據(jù)亞馬遜《2017年中國(guó)睡眠地圖》

 

超過8成的中國(guó)人睡眠時(shí)間已經(jīng)不足8個(gè)小時(shí)

6成受訪者表示一周要熬夜6天

2012年世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)也顯示

38.2%的中國(guó)人患有各類失眠障礙

遠(yuǎn)超全球27%的水平

生物鐘會(huì)影響生理鐘

研究人員表示孕婦或者期望懷上孩子的女性應(yīng)該遵循她們的晝夜節(jié)律以及在夜晚避免接觸人造光線。睡眠不僅僅有助于身體自我修復(fù)和兒童的成長(zhǎng)發(fā)育，還可以保護(hù)女性的卵巢免受情緒壓力影響。這是因?yàn)橥屎诩に赜锌寡趸墓δ?，并且可以通過刺激免疫系統(tǒng)來(lái)抵御炎癥以保護(hù)身體。

電子產(chǎn)品的燈光會(huì)擾亂生物鐘

就我們目前所了解到的，生物鐘一般來(lái)說會(huì)與光明和黑暗相對(duì)應(yīng)。當(dāng)夜幕開始降臨，大腦通過釋放褪黑激素到血液中，告知身體已到休息的時(shí)間。那么，當(dāng)你在晚上撥動(dòng)（電燈）開關(guān)會(huì)怎樣呢？

人造光線會(huì)傳遞出復(fù)合信號(hào)。沒錯(cuò)，也許一盞在特定位置的小小夜明燈對(duì)指引人們從臥室到衛(wèi)生間以解決日常需要來(lái)說是必要的，但是其它的光線會(huì)打亂你的生物鐘，這些光線來(lái)自電視機(jī)、電腦和手機(jī)。許多人喜歡在晚上通過看電視來(lái)放松自己或者將玩電腦和平板作為娛樂活動(dòng)。如果你將這些電子設(shè)備帶到床上，它們散發(fā)出來(lái)的人造光會(huì)影響大腦原先的運(yùn)作方式。 

生物鐘像時(shí)間一樣古老

科學(xué)家認(rèn)為在30億年前的藍(lán)細(xì)菌（我們稱之為藍(lán)藻）時(shí)期生物鐘就開始演變了，但是科學(xué)家們并不知道生物鐘開始的確切時(shí)間。有的人覺得這其實(shí)只是一種自然的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，因?yàn)樗械纳矬w都需要同樣的能量。生物鐘的存在確保了有些生物可以在白天覓食，有些可以在晚上覓食。而另外一些人認(rèn)為在藍(lán)藻時(shí)期就演變的生物鐘利用光合作用緩慢發(fā)展，把光轉(zhuǎn)換成能量，儲(chǔ)存在身體后，又釋放出氮化物，這樣的話植物就把空氣中的氮化物固定在體內(nèi)了，以免消耗。

研究當(dāng)中常涉及的

CLOCK Antibody

PER3 Antibody

TP53 Antibody

HDAC1 Antibody

STAT5B Antibody

MCM3 Antibody

DBT Antibody

背景：形成晝夜節(jié)律鐘核心成分的轉(zhuǎn)錄激活子。 晝夜節(jié)律鐘，一個(gè)內(nèi)部計(jì)時(shí)系統(tǒng)中，通過在基因表達(dá)的大約24小時(shí)生理節(jié)奏，其被翻譯成代謝和行為的節(jié)奏產(chǎn)生調(diào)節(jié)各種生理過程。

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