生物鐘幾乎存在于生物體的所有細(xì)胞中

生物鐘幾乎存在于生物體的所有細(xì)胞中。隨著越來(lái)越多的證據(jù)表明某些器官中的時(shí)鐘可能不同步，有必要在本地調(diào)查和重置這些時(shí)鐘。來(lái)自荷蘭和的科學(xué)家向激酶抑制劑引入了光控開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)，這會(huì)影響時(shí)鐘功能。這使他們能夠控制培養(yǎng)細(xì)胞和外植組織中的生物鐘。他們于 5 月 26 日在 Nature Communications 上發(fā)表了他們的結(jié)果。

地球上的生命以 24 小時(shí)為周期進(jìn)化;光明與黑暗，炎熱與寒冷。“因此，我們的細(xì)胞與這些 24 小時(shí)的振蕩同步，”格羅寧根大學(xué)醫(yī)學(xué)中心放射化學(xué)教授 Wiktor Szymanski 說(shuō)。我們的生物鐘由視交叉上核(大腦中視神經(jīng)正上方的區(qū)域)中的中央控制器調(diào)節(jié)，但我們所有的細(xì)胞都有自己的時(shí)鐘。這些時(shí)鐘由某些蛋白質(zhì)的產(chǎn)生和分解引起的振蕩組成。

燈開(kāi)關(guān)

第一作者、有機(jī)化學(xué)教授 Ben Feringa 領(lǐng)導(dǎo)的小組的博士生 Dušan Kolarski 補(bǔ)充說(shuō)：“越來(lái)越清楚的是，這些生物鐘可能會(huì)在器官或組織中被破壞，這可能會(huì)導(dǎo)致疾病。”而且，當(dāng)然，我們都知道時(shí)差是由跨時(shí)區(qū)旅行引起的，或者是由夏令時(shí)切換或從夏令時(shí)切換引起的問(wèn)題。他補(bǔ)充說(shuō)：“我們對(duì)細(xì)胞如何協(xié)調(diào)這些振蕩或如何影響身體(例如，如果一個(gè)腎臟與身體其余部分的相位不同)知之甚少。”

為了研究這些影響，擁有一種影響時(shí)鐘并可以局部激活的藥物會(huì)很有用。后者是Szymanski和Feringa小組以前做過(guò)的事情。他們創(chuàng)造了幾種化合物，如抗生素或抗癌藥物，可以用光打開(kāi)和關(guān)閉。此前，名古屋大學(xué)轉(zhuǎn)化生物分子研究所副教授、晝夜節(jié)律生物學(xué)家Tsuyoshi Hirota開(kāi)發(fā)了一種激酶抑制劑longdaysin，可將生物鐘減慢至持續(xù)長(zhǎng)達(dá)48小時(shí)的周期。Kolarski 為這個(gè) longdaysin 安裝了一個(gè)電燈開(kāi)關(guān)，允許他分別用紫光和綠光激活或停用化合物。

時(shí)區(qū)

Kolarski 花了數(shù)年時(shí)間開(kāi)發(fā)這種改編，但結(jié)果非常值得付出努力。“這是一次真正的科學(xué)“環(huán)法自行車賽”，也是跨學(xué)科合作的一個(gè)很好的例子，F(xiàn)eringa 補(bǔ)充道。格羅寧根大學(xué)的科學(xué)家們與他們?cè)诿盼荽髮W(xué)的同事一起展示了如何通過(guò)用長(zhǎng)日辛衍生物處理將培養(yǎng)細(xì)胞的周期從 24 小時(shí)延長(zhǎng)到 28 小時(shí)。綠燈滅活使周期回到剛剛超過(guò) 25 小時(shí)，隨后用紫光重新激活使周期回到 28 小時(shí)。“我們還在小鼠視交叉上核的組織切片中使用了它，”Kolarski 說(shuō)。'用longdaysin衍生物治療幾天后，振蕩減慢到26小時(shí)的周期，并在綠燈滅活后恢復(fù)到24小時(shí)的周期。“這種可逆調(diào)節(jié)將提供一種新方法來(lái)分析每個(gè)細(xì)胞中的生物鐘在組織水平上的組織方式，從而更深入地了解復(fù)雜的生物鐘系統(tǒng)，”Hirota 補(bǔ)充道。

科學(xué)家們還調(diào)整了培養(yǎng)細(xì)胞的周期階段：longdaysin 衍生物的三天激活和失活導(dǎo)致 24 小時(shí)周期的變化長(zhǎng)達(dá) 6 小時(shí)。這就像單元格與不同的時(shí)區(qū)同步。這些實(shí)驗(yàn)是原理的證明，將使科學(xué)家能夠更詳細(xì)地研究生物鐘。下一步將是在動(dòng)物中使用 longdaysin。Kolarski：'原來(lái)的longdaysin，沒(méi)有開(kāi)關(guān)，以前曾在斑馬魚(yú)中使用過(guò)。我們非常想在小鼠中對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。目的不是解決時(shí)差問(wèn)題，而是研究 longdaysin 對(duì)生理的影響。

標(biāo)簽： 生物鐘